热处理检验方法和规范.pdf
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1、 热 处 理 检 验 规 范热 处 理 检 验 规 范 杭州众享机械技术有限公司 Page 2 of 18 热处理检验方法和规范热处理检验方法和规范 金属零件的内在质量主要取决于材料和热处理。 因热处理为特种工艺所赋予产品的质量 特性往往又室补直观的内在质量,属于“内科”范畴,往往需要通过特殊的仪器(如:各种 硬度计、金相显微镜、各种力学性能机)进行检测。在 GB/T19000ISO9000 系列标准中, 要求对机械产品零部件在整个热处理过程中一切影响因素实施全面控制, 反映原材料及热处 理过程控制,质量检验及热处理作业条件(包括生产与检验设备、技术、管理、操作人员素 质及管理水平)等各方面均
2、要求控制,才能确保热处理质量。为此,为了提高我公司热处理 产品质量,遵循热处理相关标准,按零件图纸要求严格执行,特制定本规范 一、使用范围:一、使用范围: 本规范适用于零件加工部所有热处理加工零件。 二、硬度检验二、硬度检验: 通常是根据金属零件工作时所承受的载荷, 计算出金属零件上的应力分布, 考虑安全系 数,提出对材料的强度要求,以强度要求,以强度与硬度的对应关系,确定零件热处理后应 具有大硬度值。为此,硬度时金属零件热处理最重要的质量检验指标,不少零件还时唯一的 技术要求。 1、常用硬度检验方法的标准如下: GB230 金属洛氏硬度试验方法 GB231 金属布氏硬度试验方法 GB1818
3、 金属表面洛氏硬度试验方法 GB4340 金属维氏硬度试验方法 GB4342 金属显微维氏硬度试验方法 GB5030 金属小负荷维氏试验方法 2、待检件选取与检验原则如下: 为保证零件热处理后达到其图纸技术(或工艺)要求,待检件选取应有代表性,通常从 热处理后的零件中选取, 能反映零件的工作部位或零件的工作部位硬度的其他部位, 对每一 个待检件的正时试验点数一般应不少于 3 个点。 通常连续式加热炉(如网带炉):应在连续生产的网带淬火入回火炉前、回火后入料框 前的网带上抽检 35 件/时。且及时作检验记录。 同时,若发现硬度超差,应及时作检验记录。同时,若发现硬度越差,应及时进行工艺 参数调整
4、,且将前 1 小时段的零件进行隔离处理(如返工、检)。 通常期式加炉(如井式炉、箱式炉) :应在淬火后、回火后均从料框的上、中、下部位 杭州众享机械技术有限公司 Page 3 of 18 抽检 69 件/炉,且及时作检验记录。 同时, 若发现硬度超差, 应及时进行工艺参数调整, 且将该炉次的零件进行隔离处理 (如 返工、逐检) 。 通常感应淬火工艺及感应器与零件间隙精度调整,经首件(或批)感应淬火合格后方可 生产,且及时作检验记录。 3、硬度测量方法: 3.1 各种硬度测量的试验条件,见下表 1: 试验类别 硬度范围 压头要求 mm 预载 荷/N 总载荷/N 保荷时间 /S 10mm钢球 29
5、421 5mm钢球 7355 140450HB (要求 P30D2) 2.5mm 钢球 1839 10mm钢球 9807 5mm钢球 2452 布氏硬度 P:总载荷/N D: 钢球压头直 径/mm 4140HB (要求 P10D2) 2.5mm 钢球 无 613 1015 7085HBA 120金刚石圆 锥体 588 30100HRB 1.588mm 钢球 980 洛氏硬度 2067HBC 120金刚石圆 锥体 98 1471 10 70- 94HR15N 147.1 42- 86HR30N 294.2 表面洛氏硬度 20- 78HR45N 120金刚石圆 锥体 29.4 441.3 10 常
6、规维氏硬度 P:总载荷 P 分为:5、10、 20、 30、 50、 100/kg 小负荷维氏硬 度 P:总载荷 P:总载荷分为: 0.2、0.3、0.5、1、 2、2.5、3 /kg 显微维氏硬度 P:总载荷 14- 1000HV 136金刚石四 方角锥体 无 P:总载荷分为: 0.01、0.02、0.05、 0.1、 0.2、 0.5、 1/kg 10 3.2 测量硬化层深度不同的零件表面硬度时,硬度试验方法与试验力的一般选择,见表 2: 表面硬度测量方法 有效硬化层深度 采用标准 实验力,N 0.1 GB4342、GB5030 9.807 0.1- 0.2 GB4340、GB5030 9
7、.807- 49.03 GB4340 49.03- 98.07 0.2- 0.4 GB1818(15N 或 30N 标尺) 147.1 或 294.2 杭州众享机械技术有限公司 Page 4 of 18 GB4340 98.07294.2 0.40.6 GB230(A 标尺) 588.4 0.60.8 GB230(A 或 C 标尺) 588.4 或 1471.0 0.8 GB230(C 标尺) 1471.0 备注 1、零件图纸硬度标注与实际硬度试验方法相对应、零件图纸硬度标注与实际硬度试验方法相对应 2、硬度测量时,若载圆柱面或球面上测量应按各自标准的规定进行硬度值修约。 3.3 经不同热处理
8、工艺处理后的表面硬度测量方法及其选择,见小表 3: 热处理类别 表面硬度测量方法 选用原则 铸件与锻件 GB231 正火与退火 GBG230,GB231,GB4340 一般按 GB231 测量 淬火回火件 GBG230,GB231,GB4340, GB4341,GB/T13321 一般按 GB230(C 标尺)测量,调质 件可采用 GB231 小件,薄件按 GB4340,GB4341 测量 感应淬火件 渗碳与碳氮共渗件 GBG230,GB1818,GB4340,GB4341, GB/T13321,GB5350 一般按 GB230(C 标尺)测量,硬化 层较浅时可采用 GB1818,GB4340
9、,GB5350 渗氮件 GB1818,GB4340,GB4341, GB4342,GB/T13321,GB5350 一般按 GB4340 或 GB5350 测量, 渗 氮 层 大 于 0.3mm 时 可 用 GB1818 , 化 合 物 层 硬 度 按 GB4342 氮碳共渗 (软氮化) GB1818,GB4340, GB4342, GB5350 一般按 GB4342 或 GB5350 测量 备注: (1)零件心部或基体硬度,一般按 GB230.GB231 或 GB4340 的试验方法测量。 (2) 若确定的硬度试验方法有几种试验力可供选择时, 应选用试验条件允许的最大试验力。 4、检验设备与
10、人员: 4.1 所有硬度计及标准硬度试块均应在计量部门检定的有效期内使用,不允许在无检定 合格证书或超过检定的有效期使用。 4.2 应设立专职检验人员,且经正规培训与考核,具有正式的资格证书;生产线的操作 人员检验,应经一定培训,在专职检验人员的认可或指导下进行。 5、测量数据的表示与记录: 5.1 硬度值的表示应按相应国家标准硬度试(检)验方法的规定,一般以硬度范围法表 示,标出上、下限值,如 6065HRC;特殊情况液可以只标下限值或上限值,应用不小于 或不大于表示,如不大于 229HBS;若记录换算硬度值时,应在换算值后面加括号注明实测 值【如:48.5HRC(75.0HRA) 】 ;若
11、记录硬度平均值时,应在硬度值平均值后米那加括号注 明计算平均值所用的各测点硬度值【如:64.0HRC(63.5HRC、64.0HRC、64.5HRC) 】 5.2 检验报告记录,包括零件名称、材料、检验数量、检验结果及检验人员与日期。 杭州众享机械技术有限公司 Page 5 of 18 三、金相试验三、金相试验 金相分析时用金相显微镜观察金属内部的组成相及组织组成物的内型以及它们的相对 量、大小、形态及分布等特征。材料的性能取决于内部的组织形态,而组织又取决于化学成 分及加工工艺,热处理时改变组织的主要工艺手段,因此,金相分析是材料及热处理质量检 验与控制的重要方法。 1、通常金相检验方法的标
12、准如下: GB/T113541989 钢铁零件 渗氮层深度测测定和金相组织检验 GB/T94501988 钢铁渗碳淬火有效硬化层深度的测定与校核 GB/T94511988 钢件薄表面总硬化层深度或有效硬化层深度的测定 GB/T56171985 钢的感应淬火或火焰火后有效硬化层深度的参定 JB/T92041999 钢件感应淬火金相检验 JB/T92111999 中碳钢与中碳合金结合钢马氏体等级 JB/T77101995 薄层碳氮共渗或薄层渗碳显微组织检验 GB/T132981991 金相显微组织检验方法 GB/T132991991 钢的显微组织评定方法 GB639486 金属平均晶粒度测定法 N
13、J30983 内燃机连杆螺栓金相检验标准 NJ32684 内燃机活塞销 金相检验标准 2、金相试样的选取与检验步骤: 2.1 金相试样的选取: 2.1.1 纵向取样: 纵向取样是指沿着刚材的锻扎方向进行取样。 主要检验内容为: 非金属夹杂物的变形程 度、晶粒畸变程度、碳化物网、变形后的各种组织形貌、热处理的全面情况等。 2.1.2 横向取样 横向取样指垂直于钢材的锻扎方向进行取样。 主要检验内容为: 金属材料从表层到中心 的组织、显微组织状态、晶粒度级别、碳化物网、表面缺陷深度、氧化层深度、腐蚀层深度、 表面化学热处理及镀层厚度等。 2.1.3 缺陷或失效分析取样: 截取缺陷分析的试样, 应包
14、括零件的缺陷部分在内; 或在缺陷部分附近的正常部位取样 杭州众享机械技术有限公司 Page 6 of 18 进行比较。 为此, 通常检验零件的最重要项目为表层显微组织观察和硬化层深度测定, 应横向取样; 但紧固体的螺纹部分的渗层检验需要纵向取样。 2.2 金相检验步骤: 选样金相切割机(或线切割机)取样镶嵌机加热镶嵌磨抛机磨光/抛光化学 腐蚀(通常用 4硝酸酒精溶液)金相观察/硬化层深度(或显微硬度)测定出具检验报 告 2.3 取样数量: 通常连续式加热炉(如网带炉) :1 件/4 小时 通常周期式加热炉(如井式炉、箱式炉) :23 件/炉(装炉夹具不同部位) 备注: (1)金相试样以磨面面积
15、小于 400MM2,高度 1520MM 为宜。 (2)试样的制备过程中,部允许因受热而导致组织变化,应避免试样边缘出现圆角并 防止改变斜截面试样的角度。 3、金相组织观察于判别: 3.1 渗碳或碳氮共渗: 3.1.1 适用于 08F、Q235AF、20、20Cr 等低碳或低合金钢的零件。 3.1.2 试样应从渗碳或碳氮共渗零件上切取。液可用于钢件的材质,热处理状态,有效 厚度一致,避过经同炉渗碳或碳氮共渗处理的试样。 3.1.3 薄层碳氮共渗件(层深0.3mm) ,表层碳含量应不低于 0.5,氮含量应不低于 0.1。薄层渗碳钢件(层深0.3mm)表层碳含量应不低于 0.5 3.1.4 渗层显微
16、组织评级在淬火状态下进行(放大倍率为 400 倍) 。 3.1.5 针状马氏体级别及残余奥氏体级别评定:当渗层显微组织主要为针状马氏体时, 依据 JB/T7710- 1995 标准图谱共分 15 级,其中 12 级合格。 3.1.6 板条马氏体级别评定:当渗层显微组织主要为板条马氏体时,依据 JB/T7710- 1995 标准图谱共分 15 级,其中 12 级合格。 3.1.7 渗层(层深0.3mm)碳化物级别评定:依据 NJ32684 标准图谱共分 15 级, 其中 13 级合格。 3.1.8 心部铁素体级别评定:依据 JB/T7710- 1995 标准图谱共分 15 级,其中一般零件 14
17、 级合格,重要零件 13 级合格。 3.2 渗氮或碳氮共渗(软氮化) : 杭州众享机械技术有限公司 Page 7 of 18 3.2.1 渗氮前调质组织的检验: 3.2.1.1渗氮前调质组织级别 (对大工件可在表面2mm深度范围内检查) , 依据GB/T11354 1989 标准图谱(放大倍率为 500 倍) ,回火索氏体中游离体素体数量共分 15 级,其中 一般零件 13 级为合格,重要零件 12 级为合格。 3.2.1.2 渗氮零件的工作面部允许由脱碳层或粗大的回火索氏体组织。 3.2.2 试样应从渗碳零件上垂直于渗氮表面切取,也可用与零件的材料、处理条件、加 工精度相同, 并经同炉渗氮处
18、理的试样; 检验部位应具有代表性, 若检查渗氮层脆性的试样, 表面粗糙度要求0.250.63mm,但不允许把化合物磨掉。 3.2.2 渗氮层脆性检验:经气体渗氮的零件,必须进行脆性的检验。 3.2.2.1 依据 GB/T113541989 标准图谱(放大倍率为 100 倍) ,渗氮层脆性级别按维氏 硬度压痕边角碎裂程度共分 1- 5 级,其中一般零件 1- 3 级为合格,重要零件 1- 2 级为合格。 3.2.2.2 检验渗氮层脆性,采用维氏硬度计,试验力规定用 98.07N(10kgf) ,加载必须缓 慢(在 59s 内完成) ,加载后停留 510s,然后去载荷,同时,每制件至少测 3 点,
19、其中 2 点以上处于相同级别时,才能定级,否则,需重新测定一次。 如由特殊情况经有关各方协商,亦可采用 49.03N(5kgf)或 294.21N(30kgf)的试验 力,但需按下表 4 的值换算。 试验力(kgf) 压痕级别换算 49.03(5) 1 2 3 4 4 98.07(10) 1 2 3 4 5 294.21(30) 2 3 4 5 5 3.2.2.3 渗氮层脆性应在零件工作部位或随炉试件的表面检验, 对于渗氮后留由磨量的零 件也可在磨去加工余量后表面上测定。 3.2.3 渗氮层疏松检验:经氮碳共渗(软氮化)的零件,必须进行疏松检验。 依据 GB/T113541989 标准图谱(放
20、大倍率为 500 倍)取其疏松最严重的部位,渗氮 层疏松级别按表面化合物内微孔的形状、数量、密集程度共分 15 级,其中一般零件 13 级为合格,重要零件 12 级为合格。 3.2.4 渗氮扩散层中氮化物检验:气体渗氮的零件必须进行氮化物检验。 依据 GB/T113541989 标准图谱(放大倍率为 500 倍) ,去其组织中最差的部位,渗氮 层中氮化物级别按情况共分 15 级, 其中一般零件 13 级合格, 重要零件 12 级为合格。 3.3 感应淬火: 3.3.1 适用于中碳碳素钢(如 45 钢)和中碳合金钢(如 40Cr)的机械零件。 杭州众享机械技术有限公司 Page 8 of 18
21、3.3.2 零件淬火后,表面不应有裂纹,灼伤等缺陷。 3.3.3 零件经淬火,低温回火(200),金相组织按 GB/T56171985 标准共分 110 级,规定如下: 硬度下限55HRC 时,37 级为合格。 硬度下限0.3mm 的表面硬化层测定方法: 从零件表面垂直方向测量到规定的某种显微组织边界的距离。 测定层深时, 各种强化工 艺所规定的特征组织,见下表 5: 强化工艺 材料 特征组织(体积分数) 感应淬火 碳钢、合金钢 淬火后检验,50M 渗碳、碳氮共渗 碳钢、合金钢 退火太检验,50F+P 渗氮、氮碳共渗 各种钢铁材料 渗氮后或经附加热处理,心部组织 4.1.2 层深0.3mm 的
22、表面硬化层测定方法: 从表面垂直方向测量到与基体金属间的显微组织没有明显变化处的距离,即总硬化层深度。 4.2 硬度法: 4.2.1 从零件表面垂直方向测量到规定的显微硬度硬化层处的距离。测定层深时,各种 强化工艺下有效硬化层评定的参数,见下表 6: 强化工艺 有效硬化层 界限硬度(HV) 推荐试验力/N 国家标准 感应淬火 DS 0.8HVMS 1 9.8(4.9- 49) 2 GB5617- 1985 渗 C,CN 共渗 DC 550 9.8(4.9- 49) GB9450- 1988 渗 N,NC 共渗 (软氮化) DN 比基体硬度高 50 2.94(1.96- 19.6) GB1135
23、4- 1989 1HVMS为技术要求规定的最低表面硬度 说明 2 ( )内的数值为允许试验力范围 4.2.2 渗碳和碳氮共渗有效硬化层(DC) : 4.2.2.1 渗碳和碳氮共渗共渗有效硬化层(DC) ,经热处理至最终硬度值后,离表面三倍 杭州众享机械技术有限公司 Page 9 of 18 于有效硬化层处硬度小于 450HV 的零件,可采用比 550HV 大的界限硬度值(以 25HV 为一 级)来测定有效硬化层深度。 4.2.2.2 渗碳或碳氮共渗淬火后,有效硬化层深度:从零件表面到维氏硬度值为 550HV 处的垂直距离。测定硬度所采用的试验力为 9.807N(1kgf) ;特殊情况下,经有关
24、各方协议, 也可采用 4.903N(0.5kgf)范围的试验力,或采用表面洛氏硬度计测定。 4.2.2.3 若采用其他试验力或其他界限硬度值时,则应在字母 DC 后指明,如 0.5DC49.03/515,表示采用 49.03N(5kgf)的试验力测定,界限硬度值为 515HV,渗碳层深 度为 0.5mm。 4.2.3 渗氮和氮碳共渗(软氮化)有效硬化层(DN) : 4.2.3.1 从零件表面测至集体维氏硬度值高 50HV 处的垂直距离为渗氮层深度, 对于渗氮 层硬度变化很平缓的钢件(如碳钢或低碳低合金钢制件) ,其渗氮层深度可以从试件表面沿 垂直方向测至集体维氏硬度值高 30HV 处。采用为适
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