14.2 热处理件的质量检验

热处理件的质量检验第十四章热处理质量检验热处理原理与工艺热处理质量检验◆常见热处理质量检验方法◆热处理件的质量检验正火、退火件的质量检验1.外观

表面不得有裂纹及有害的伤痕等缺陷，在保护气氛或真空炉中处理的工件表面应光洁、无氧化。2.硬度硬度检验前应将工件表面清理干净，去除氧化皮、脱碳层及毛刺等，磨去表面氧化脱碳层后检测硬度。GB/T16923-2008《钢件的正火与退火》。3.金相检验结构钢正火后组织应为均匀分布的铁素体加片状珠光体，晶粒度5~8级（按YB27-1977《钢的晶粒度测定法》评定），大型铸锻件为4~8级。碳素工具钢退火后的组织应为球状珠光体，4~6级合格（按GB/T1298-2008《碳素工具钢》评定），不允许有连续网状碳化物。合金工具钢退火后的珠光体组织为1~5级（按GB/T1299-2014《工模具钢》评定）。

轴承钢球化退火后的组织为2~4级（按GB/T34891-2017《滚动轴承高碳铬轴承钢零件热处理技术条件》评定），碳化物网应＜3级。表面脱碳层检验方法按GB/T224-2019《钢的脱碳层深度测定法》规定进行。脱碳层深度一般不超过毛坯或工件单面加工余量的1/3或2/3。4.畸变淬火、回火件的质量检验1.外观工件表面不得有裂纹和有害的伤痕。可以采用目测或着色鉴定裂纹及伤痕，必要时可用超声波探伤、磁粉检测或其他无损检测方法检测。2.表面硬度

采用洛氏硬度计检验。如无法用洛氏硬度计检验时，允许用肖氏硬度计或其他便携式硬度计检验。GB/T16924-2008《钢件的淬火与回火》表面硬度检验位置应根据工艺技术文件规定，不少于1~3处，各处不少于3点，取平均值。同一部位低硬度值的点数超过60%时定为软点。重要件和小件不允许有软点，大件（有效厚度≤80mm）允许有少量软点，硬度值不低于技术要求下限5HRC，每个软点面积不超过16mm2。3.金相检验金相组织检验项目主要包括马氏体级别、碳化物与残余奥氏体级别及奥氏体晶粒度等。4.畸变通常薄板类工件主要检验平面度，轴类工件主要检验直线度，孔类工件主要检验圆度。感应淬火件的质量检验1.外观工件表面不得有淬火裂纹（可通过磁粉探伤或其他无损检测方法检查）、锈蚀和影响使用性能的伤痕。2.表面硬度

表面硬度应达到技术要求，且表面硬度波动符合规定（单件4~6HRC，同一批件5~7HRC；长度≤50mm时一般件取上限，长度＞50mm时重要件取下限）。3.有效硬化层深度GB/T5617-2005《钢的感应淬火或火焰淬火后有效硬化层深度的测定》。4.金相检验金相检验项目主要有马氏体大小及未溶铁素体和网状托氏体含量。5.畸变

感应淬火件畸变量较普通淬火小，但也不应影响后续机械加工和使用。渗碳和碳氮共渗件的质量检验1.外观工件表面无氧化、锈蚀、剥落、碰伤、裂纹等。2.硬度

硬度一般在淬火、回火后检验，表面硬度（多为58~63HRC）、心部硬度及非渗碳区硬度应符合技术要求。对渗碳齿轮，JB/T7516-1994《齿轮气体渗碳热处理工艺及其质量控制》规定表面硬度以分度圆处齿面为准，心部硬度的检测部位为齿根圆与轮齿中心线相交处。当碳氮共渗层较薄时，表面硬度的检验方法可参考JB/T7710-2018《薄层碳氮共渗或薄层渗碳钢件显微组织检测》进行。渗碳和碳氮共渗件的质量检验3.渗碳层深度（1）断口目测法。将渗碳工件淬火后打断，观察断口形貌。渗碳层呈白瓷状，中心未渗碳部分呈灰色纤维状（交界处碳浓度约为0.4%)。有时将试样磨平、抛光，并用4%硝酸酒精溶液浸蚀，显示出深灰色的渗碳层，然后用带刻度的放大镜测量渗碳层的深度。（2）金相测量法。渗碳缓冷后的试样经磨制、腐蚀后，在显微镜下测定。碳钢的渗碳层深度是从表面垂直量至1/2过渡区（该处碳浓度约为0.4%）。（3）硬度测量法。根据GB/T9450-2005《钢件渗碳淬火硬化层深度的测定和校核》标准进行测量。该标准规定，硬化层深度（用符号CHD表示，单位为mm）是指渗碳工件（或采用与工件尺寸、形状等相近的试样）经淬火、回火后，自表面到维氏硬度为550HV处的垂直距离。测定硬度所采用的试验力为9.807N（1kgf）。硬化层深度代表的是真正硬化了的层深，具有重要实际意义，比金相法更贴近实际，国际上许多工业先进国家都采用此法。（4）剥层化学分析法。将Φ20mm×120mm圆柱试样渗碳后缓冷，由表及里逐层车削，并进行化学成分分析，绘出碳含量梯度分布曲线，据此确定渗碳层深度及表面碳含量。此法精确可靠，但取样和分析较麻烦，生产中很少采用，多用于渗碳新工艺研究和试验新渗碳钢种。渗碳和碳氮共渗件的质量检验4.金相检验金相组织检验项目包括碳化物大小、数量和分布，马氏体针的大小及残余奥氏体数量多少，心部游离铁素体的大小和数量等。所用试样为随炉（齿形或其他符合规定形状）试样。对不同零件，上述检验项目合格对应的级别稍有区别，具体按有关技术要求执行。如齿轮件的检验通常参照QC/T262-1999《汽车渗碳齿轮金相检验》，该标准要求在显微镜下放大400倍进行评定、检验。对于以疲劳破坏为主要失效形式的工件，根据技术要求，不允许出现下列异常组织：粗大马氏体和多量残余奥氏体、块状或网状碳化物、心部有较多的块状或条状铁素体、表面存在严重的黑色组织。渗氮及氮碳共渗件的质量检验1.外观

表面不应有裂纹、剥落及肉眼可见的疏松等缺陷。渗氮零件的表面应呈银灰色，如果表面出现黄或蓝等颜色，表明渗氮或冷却过程中零件表面被氧化。轻微的氧化仅影响零件的美观，对使用性能并无影响。2.硬度由于渗氮层比较薄，通常用维氏（HV）或轻型洛氏硬度计（HRN表面洛氏硬度）来进行渗氮层表面硬度测定。为了避免负荷过大使渗氮层压穿或负荷过小测量不精确，应根据渗氮层深度来选择负荷。

对极薄的渗氮层可选用显微硬度计（HM）测量。对于渗氮后还要精磨的零件，可将试样磨去0.05~0.10mm后再检查硬度，以便真实反映实际工件的使用性能。

氮碳共渗件表面硬度和沿渗层深度的硬度分布用1N载荷的维氏显微硬度计检查。渗氮及氮碳共渗件的质量检验3.渗氮层深度检验（1）金相法。将渗氮后的试样制成金相样品，经过不同试剂（体积分数为2~5%的硝酸酒精或4%苦味酸钠酒精溶液）浸蚀后在金相显微镜下（100倍或200倍）观察渗氮层深度。由于渗氮层与中心组织不同而显示出有明暗的区别，可测出其深度（测至渗氮层与基体的明显交界处）。（2）硬度法。采用维氏硬度测量。GB/T11354-2005《钢铁零件渗氮层深度测定和金相组织检验》中规定，渗氮层深度是指从试样表面测至比基体维氏硬度值高50HV（硬度梯度较平缓的工件测至较基体硬度高30HV）处的垂直距离，测定硬度所采用的试验力为2.94N（0.3kgf）。（3）断口法。渗氮后将带凹槽的试样打断，用25倍带刻度的放大镜测量。由于渗氮层组织很细（呈瓷状），呈脆性断口特征，而心部组织较粗，呈韧性断口特征，所以能方便迅速地测出渗氮层深度，比较适用于生产现场的炉前控制。但此法较粗略，如断口歪斜不平，则测出误差较大。渗氮及氮碳共渗件的质量检验4.渗氮层脆性检验由于表层氮化物硬度很高，脆性很大，使用中容易剥落，因此需对渗氮层脆性进行检验。

一般采用维氏硬度测试，试验力98.07N，对试样缓慢加载，卸去载荷后，根据观察到的压痕完整情况进行评定。可以将脆性级别分成五级：1级，压痕完整无缺；2级，压痕边缘略有碎崩；3级，压痕两边或两角有碎崩；4级，压痕三边或三角碎裂；5级，压痕四边或四角碎裂。GB/T11354-2005《钢铁零件渗氮层深度测定和