張亞

（南京彈簧有限公司，江蘇 南京 210000）

感應(yīng)淬火硬化層深度檢測(cè)方法探討

張亞

（南京彈簧有限公司，江蘇 南京 210000）

本文主要探討如何使用維氏硬度法和洛氏法檢測(cè)感應(yīng)淬火硬化層深度。

感應(yīng)淬火；硬化層深度；檢測(cè)方法

0 引言

在硬化層深度進(jìn)行測(cè)驗(yàn)的過(guò)程中，不管使用的是哪一個(gè)頻率的感應(yīng)淬火，都要根據(jù)國(guó)家規(guī)定的相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)執(zhí)行，具體的可以參照《感應(yīng)淬火后有效硬化層深度的測(cè)定》。而在具體的規(guī)定中也明確表示，最好要采用HV1技術(shù)來(lái)做檢測(cè)工作。

在對(duì)硬化層深度進(jìn)行實(shí)際檢測(cè)的時(shí)候，要是想掌握硬化層深度的情況，可以通過(guò)GB/T5617中所規(guī)定的測(cè)量方式，并根據(jù)檢測(cè)維氏硬度的具體結(jié)果來(lái)準(zhǔn)確的給極限硬度進(jìn)行定位。測(cè)量的具體范圍則是從試樣表面開(kāi)始，一直測(cè)量到極限硬度的位置。不過(guò)在GB/T5617中，并沒(méi)有明確說(shuō)明對(duì)硬度的檢測(cè)必須要從表層做起，因此完全可以不對(duì)馬氏體硬度進(jìn)行檢測(cè)的前提下，來(lái)對(duì)極限硬度點(diǎn)進(jìn)行最終的確定。連鑄材料通常都用于轉(zhuǎn)盤(pán)軸承、風(fēng)電軸承等地方，對(duì)于這些應(yīng)用領(lǐng)域來(lái)說(shuō)，通常所需要的硬化層深度都很深。另外因?yàn)樵谟貌纳虾洼S類(lèi)有著明顯的不同，所以利用HV1技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)期間，通常會(huì)有如下的問(wèn)題：

（1）表層和心部硬度之間有著明顯的散差，所以無(wú)法體現(xiàn)出感應(yīng)淬火硬化層的實(shí)際硬度。而這正是相關(guān)工作者應(yīng)該要重點(diǎn)注意的問(wèn)題。（2）不大于極限硬度的點(diǎn)并不存在唯一性，而且對(duì)硬化層深度的檢驗(yàn)會(huì)存在一定差別，這樣就會(huì)造成供方和用方在對(duì)硬化層進(jìn)行檢驗(yàn)的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)不同的結(jié)果，從而會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)分歧的情況發(fā)生，以至于不利于整個(gè)檢測(cè)工作的順利進(jìn)行，所以相關(guān)工作者一定要在這方面引起注意。

1 對(duì)比驗(yàn)證

選擇一個(gè)合適的熱處理后試塊，然后利用H V 1、H R A技術(shù)進(jìn)行檢驗(yàn)，并且讓兩者的實(shí)驗(yàn)位置盡量靠的近一些。同時(shí)，這兩種檢驗(yàn)方式都要分別轉(zhuǎn)換成硬化層深度。而經(jīng)過(guò)縝密的計(jì)算后分別得出如下結(jié)果：550H V 1=52.5H R C，77.1H R A=52.5H R C。檢驗(yàn)結(jié)果：圖 1、2反映的是 H V 1的數(shù)據(jù)，而圖 3、4反映的則是硬度分布曲線(xiàn)。根據(jù)這些圖表所表現(xiàn)出來(lái)的情況來(lái)看，當(dāng)采用 H V 1技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)的時(shí)候，如果有很多的地方出現(xiàn) 52.5H R C，那么就說(shuō)明檢測(cè)的結(jié)果不能夠準(zhǔn)確的反映出硬化層深度的真實(shí)情況。而如果H R A只出現(xiàn)一次52.5H R C，那么就說(shuō)明檢測(cè)的結(jié)果能夠代表硬化層深度的實(shí)際情況。

圖1

圖2

圖3

圖4

2 檢驗(yàn)差別分析

（1）維氏硬度法測(cè)量的問(wèn)題。由于檢測(cè)點(diǎn)并不是很大，因此，維氏硬度檢驗(yàn)其實(shí)主要是在微區(qū)內(nèi)的硬度檢驗(yàn)，其最終目的，則是為了實(shí)現(xiàn)鑒別組織的性質(zhì)。一般情況下，通過(guò)感應(yīng)淬火以后的鋼淬硬層會(huì)留下一個(gè)過(guò)渡區(qū)，不過(guò)這個(gè)過(guò)渡區(qū)和原材料的質(zhì)量沒(méi)有必然的聯(lián)系。

通常，如果工件達(dá)到7 mm的硬化深度，那么意味著渡區(qū)就會(huì)有1.9 mm的厚度。馬氏體是完全淬火的主要的構(gòu)成部分，其中的組織部分則是屈氏體，通常情況下，厚度和屈氏體是成正比的關(guān)系，也就是說(shuō)厚度越大，屈氏體也就越大，硬度則會(huì)逐漸的下降。在一定的區(qū)域內(nèi)，組織會(huì)有很大的差別，如圖5所示，黑色的部分代表屈氏體，硬度為370HV1，白色的部分為馬氏體，硬度為666HV1。從這組數(shù)據(jù)不難看出，采用維氏硬度來(lái)對(duì)兩個(gè)組織進(jìn)行硬度檢測(cè)是很合理的，不過(guò)如果將范圍局限在固定的區(qū)域內(nèi)，那么硬度的變化程度將無(wú)法得到準(zhǔn)確的體現(xiàn)。而檢驗(yàn)過(guò)渡區(qū)硬度的話(huà)，在范圍不大的情況下，會(huì)由于檢測(cè)部位的關(guān)系而發(fā)生高低錯(cuò)落的情況。

（2）低碳馬氏體和高碳馬氏體的硬度差異。馬氏體是完全淬火的重要構(gòu)成部分，不過(guò)由于晶枝的關(guān)系，因此讓微區(qū)的成分存在很大的差別，并由此出現(xiàn)了低碳區(qū)和高碳區(qū)。通常情況下，高碳區(qū)的碳含量要比材料的化學(xué)成分還要高，而低碳區(qū)則要低于材料的化學(xué)成分，如果這兩種有明顯差別的碳含量在同樣的溫度下進(jìn)行淬火，那么硬度自然也會(huì)有很大的差別。

3 檢驗(yàn)方法的選取原則

（1）表面洛氏硬度計(jì)能夠檢驗(yàn)出極限硬度到表面的距離，不過(guò)具體要采用哪種方式來(lái)進(jìn)行硬度檢測(cè)，則主要是從壓痕面積的角度來(lái)進(jìn)行考慮。通常情況下，一定要達(dá)到兩個(gè)條件，第一，壓痕面積可以覆蓋大面積的組織區(qū)域，并讓某個(gè)區(qū)域里的深度達(dá)到最理想的狀態(tài)。第二，在測(cè)量區(qū)域，最好可以準(zhǔn)確的分析出硬度的具體分布情況。由于枝晶的關(guān)系，讓連鑄材料的硬度無(wú)法達(dá)到上面所提到的兩方面要求，所以，只有運(yùn)用表面洛氏硬度才能夠滿(mǎn)足要求。（2）在固定的區(qū)域內(nèi)做壓痕直徑的檢測(cè)：HR A和HR C的壓痕直徑分別為0.34 mm和0.54 mm，0.056 mm則是HV1對(duì)角線(xiàn)的長(zhǎng)度。HR A壓痕直徑和HV1對(duì)角線(xiàn)進(jìn)行比較的話(huà)就會(huì)發(fā)現(xiàn)，前者的長(zhǎng)度是后者的6倍。從這么明顯的差距就能夠看的出來(lái)，運(yùn)用HR A以及HR C可以很好的覆蓋大量的組織，同時(shí)也能夠很好的反映所覆蓋區(qū)域的硬度情況。（3）通常情況下，洛氏硬度都能夠準(zhǔn)確的檢測(cè)出極限硬度到表面的實(shí)際距離，HR A與HR C同時(shí)檢測(cè)一個(gè)硬度區(qū)域，由于HR C壓痕面積要大于HR A，所以可以在硬化的范圍內(nèi)出現(xiàn)很多的點(diǎn)。而用HR C時(shí)還能夠準(zhǔn)確的反映出硬度的變化情況，所以根據(jù)上面的情況采用60 kg的洛氏硬度最具合理性。如果硬化層具有更高要求的時(shí)候，采用60～140kg范圍內(nèi)的洛氏硬度也是合乎標(biāo)準(zhǔn)的。經(jīng)過(guò)以上的分析就能夠得出以下的結(jié)論，如果在連鑄材料中含有枝晶，運(yùn)用HV1檢測(cè)方式就不會(huì)有明顯的檢測(cè)效果；如果使用HR A硬度法，那么產(chǎn)生的壓痕就會(huì)覆蓋區(qū)域當(dāng)中的多個(gè)組織。

TG156.3

A

1671-0711（2016）10（上）-0083-02