[原创]氮碳共渗时的现场金相检验

dhzhou888

氮碳共渗时的现场金相检验
无锡法福表面处理技术有限公司   周鼎华   

  无论是气体氮碳共渗还是液体氮碳共渗，其渗层组织大同小异，通常是由化合物层和扩散物层组成。化合物层主要是ε-Fe2-3N，还有γ’-Fe4N相。在光学显微镜下通常不能分辩化合层中不同的相。这是因为γ’相成份范围狭窄。按反应扩散原理判断，γ’相区必然很薄。而ε和γ’都有很好的耐腐蚀性，侵蚀时不易显示，在按常规制备的金相试样中二者难以区分，只见一层“白亮层”。与化合物层毗邻的是扩散层。在Fe-C-N三元系共析温度（～565℃）下渗入到扩散层中的氮固溶于α-Fe中，随后快冷，成为过饱和氮的α-Fe固溶体。在生产实际中，为了控制氮碳共渗的质量，采用金相法是最方便有效的方法。下面作简要介绍。
一、现场金相检验的目的
现场金相检验不是最终检验，它是检验渗层深度，调整工艺参数的手段。测渗层深度的方法通常有金相法和显微硬度法两种，而金相法比较方便。现场金相检验要求快、准。达不到这两点，就无法及时调整参数，也达不到控制质量的目的。
二、试样的制备
在大批量、品种比较单一的情况下，应制作与工件同种材料，同样预先热处理状态的试样。化合物层深度的检测准确与否，最重要的是制样保护。应保证在制样过程中，试样不倒角，化合物层不剥落，保持完整的形貌。如果保护不好，可能造成化合物外层剥落，只残留内层一部分化合物，测得的化合物层比实际深度浅，也可能造成合物层全部剥落，看不到化合物层，误以为没有渗层。为了得到完整的化合物层，在制样的时候，样品与压块之间应用<0.02mm的不锈钢薄片隔开，并用螺钉夹紧，使试样与不锈钢片之间无间隙。此外，在很多情况下要实物取样。试样切割时一定要注意冷却，切割进刀量不要太大。切割好的试样用酚醛塑料粉镶嵌。接着以下操作：
1.粗磨：用200#干湿两用金相砂纸。要把试样磨去0.20～0.50mm。磨时要加水冷却。粗磨很关键，要把试样切割时的热影响区磨掉，还要把试样磨平。即使是镶嵌试样，如果操作者的手势不好，用力不匀，或者砂纸已钝，都可能磨坏试样。最终在显微镜下看到的是假象。
2.精磨：用1000#或1200#的金相砂纸，精磨时仍要加水冷却。
3.抛光：用M3.5人造金刚石研磨膏，或者用W3.5高效金刚石喷雾抛光剂抛光。
三、侵蚀剂
对普通的结构钢、工具钢可以采用4%的硝酸酒精溶液。对不锈钢、耐热钢在普通腐蚀效果不佳时，可以用FeC13浸蚀剂：
CuCl2&#8226;2NH4&#8226;H2O            0.5g
FeCl3                     6g
HCl                       2.5ml
H2O                       75ml
铸铁件可以用硒酸或亚硒酸侵蚀剂：
H2SeO4                    3ml（H2SeO3  5g）
HCl                       20ml（10mI用于H2SeO3）
C2H5OH                    100ml
侵蚀时间一般为10—20秒钟。
现场检验讲究一个速度。试样在抛光后要用水冲洗，然后用电吹风吹干，侵蚀后的试样也要水洗，然后用电吹风吹干。为了加快吹干，在试样水洗后，在其表面滴几滴无水酒精，可大大提高吹干速度。当我们从显微镜里观察到渗层的深度，形态后，可以很快判断产品合格与否，工艺参数是否要调整。


本文刊登于《无锡热处理》2003年4期

[ 本帖最后由 玉米清阁 于 2009-7-7 13:39 编辑 ]

renbenfg

我和楼主有同感，我也邀请过周工出山担任技术专家组。看起来大家的想法是共同的，我个人认为技术专家组的实力很薄弱，周工出任技术专家组，可以增强实力，已明显看出“孤鸿踏雪”的加入技术专家组，使专家组技术实力增强很多。我也盼望您的加入！

所以因为

希望周工出山加强专家组技术实力！有什么想法可以说说！

zt642643856

你们牌牌都不给周工弄两个，嘿嘿，他不好意思得哦

cdqpq

就是也要给周工发牌牌，才有诚意哈

风来疏竹

周工分享的文章论述精辟，很值得我们学习。

AK-47

金相工作很重要，实践性很强

wangxingguo644

学习了。吃水不忘挖井人。

dhzhou888

为了方便阅读和下载，我重新发PDF文档。

附件已转移至1楼。－－－玉米清阁

[ 本帖最后由 玉米清阁 于 2009-7-7 13:41 编辑 ]

TYT0861

谢谢周工的文章，论述很精辟，很值得我们学习。

kp007

回复 1# dhzhou888


    周工你好，我最近在看化学热处理原理方面的书，就你上面的资料中的ε-Fe2-3N与书中的ε-Fe2N中的表示不一样，
但在钢铁金相图谱中出现与你的标注一样，这个来怎么理解这个2-3呢？ε-Fe3N为基的固溶体，密排六方点阵，ζ为斜方点阵结构，我比较疑惑，望点拨一下。

dhzhou888

回复 11# kp007
请看标准：JB/T 9198-1999 盐浴硫氮碳共渗。3.7介绍了化合物层。

李双喜

金相侵蚀时腐蚀液温度很重要，一般冬天和夏天腐蚀速率相差很大。再者就是金相最好一次做成，如果一次做不好，再次腐蚀时就会出现一些异常，或出现钝化现象，大家有同感吗

dhzhou888

vic 发表于 2012-11-19 11:04
请问粗磨时不冷却有什么影响，谢谢

这个老帖被您翻出来了。粗磨时会产生热量，热量大会使试样温度升高，引起局部组织变化，所以要冷却。

vic

请问粗磨时不冷却有什么影响，谢谢