采用顯微維氏硬度梯度檢測(cè)的方法 , 可以有效地檢測(cè)表面脫碳鑄鋼件進(jìn)行復(fù)碳處理后的表面碳濃度及復(fù)碳的深度 , 對(duì)熱處理爐內(nèi)碳勢(shì)的變化也有間接的反映。 關(guān)鍵詞 : 顯微維氏硬度 ; 碳濃度
1 情況簡(jiǎn)介
為美國(guó)某公司生產(chǎn)的夾塊零件是嚴(yán)格按美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的精密熔模鑄件 , 其對(duì)零件的顯微組織有嚴(yán)格的要求 , 表面既不允許脫碳也不允許增碳 , 且要求硬度梯度平穩(wěn)過(guò)渡。但鑄件在澆注過(guò)程中 , 雖然采取了噴霧冷卻等措施 , 鑄件表面局部總有 0.30mm 左右的脫碳層 見(jiàn)圖 1 。顯然僅靠加快鑄件冷卻速度來(lái)減少表面脫碳層是達(dá)不到客戶要求的 , 而且加快鑄件冷卻速度也使鑄件內(nèi)部顯微縮松缺陷增多。因此 , 在工藝上采用熱處理復(fù)碳處理 , 即在熱處理時(shí)采用有碳勢(shì)控制的多用爐進(jìn)行熱處理 , 碳勢(shì)控制在 0.40% 。鑄件材料為 414042CrMo 鋼 , 其化學(xué)成分 質(zhì)量分?jǐn)?shù) 為 :C0.35% ～ 0.45%,Si0.30% ～ 0.80%,Mn0.70% ～ 1.00%,P ≤ 0.04%,S ≤ 0.04%,Cr0.80% ～ 1.10%,Ni ≤ 0.25%,Cu ≤ 0.25%,Mo0.15% ～ 0.255% 。生產(chǎn)上嚴(yán)格控制鋼水成分碳含量在 0.38% ～ 0.43% 。對(duì)于可控氣氛熱處理碳勢(shì)的控制是否符合要求 , 復(fù)碳處理的效果及硬度是否滿足客戶標(biāo)準(zhǔn)要求。筆者采用顯微維氏硬度檢測(cè)、表面和心部顯微組織觀察 , 結(jié)合光譜分析的方法對(duì)鑄鋼件進(jìn)行了復(fù)碳檢驗(yàn)。
2 試驗(yàn)方法及結(jié)果
每個(gè)熱處理爐次抽樣 2 件進(jìn)行解剖 , 檢測(cè)試樣的表面及心部洛氏硬度 , 其硬度要求為 39 ～ 44HRC 。截取小塊試樣鑲嵌后在 HXS21000A 上檢測(cè)從表面到心部 1.0mm 處的 HV0.5 值 , 每隔 0105mm 檢測(cè)一點(diǎn).
試樣 1 曲線顯示表面復(fù)碳時(shí)碳濃度過(guò)高 , 經(jīng)光譜分析表面碳含量為 0.53%, 心部碳含量為 0.41% 。顯微組織也顯示了表面碳濃度偏高 , 超過(guò)了材料要求控制的范圍 , 見(jiàn)圖 3 。試樣 2 曲線顯示復(fù)碳深度不足 , 中間出現(xiàn)了夾心現(xiàn)象。經(jīng)顯微組織檢驗(yàn) , 中間馬氏體組織明顯粗大 , 殘余奧氏體量較多 , 見(jiàn)圖 4 。試樣 3 曲線顯示表面碳濃度低。經(jīng)顯微組織檢驗(yàn) , 表層馬氏體組織粗大 , 殘余奧氏體量較多 , 見(jiàn)圖 5 。光譜分析表面碳含量為 0.355%, 而心部碳含量為 0.428% 。圖 6 所示為因熱處理爐子漏氣而產(chǎn)生了表面脫碳 , 表層出現(xiàn)大量鐵素體。距表面 0.05mm 處硬度僅為 198HV0.5, 光譜分析表面碳含量為 0.27%, 而心部碳含量為 0.418% 。根據(jù)檢測(cè)數(shù)據(jù) , 就可以對(duì)熱處理工藝參數(shù)進(jìn)行調(diào)整 , 以達(dá)到鑄件的質(zhì)量要求。
3 結(jié)論
顯微硬度測(cè)定、光譜分析和金相檢驗(yàn)的結(jié)果表明 , 采用顯微維氏硬度梯度檢測(cè)方法檢驗(yàn)碳勢(shì)控制熱處理的零件質(zhì)量是比較理想的 , 對(duì)復(fù)碳表面碳濃度及復(fù)碳層深度都有很好的檢出效果。
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