钢件用硬度法检测碳氮共渗的渗层时，临界硬度怎么定，是否与基体硬度有关。

Question

查阅相关标准，临界硬度值为550HV1，但是不是很明白这个数值的来源，请各位高手赐教，谢谢!

Answer 1

在我们的生产过程中，会遇到同样的工艺，同样以金相法检测合格的产品，而客户用硬度法复检，产品的渗层厚度却稍欠。据此情况，我们用同一种材料和相同的渗氮工艺，渗氮前预处理调质硬度不同。来分别用硬度法和金相法进行检测，找出其差别。
一：试验材料：
1、42CrMo钢 38CrMoAL钢
2、回火后的硬度：27---29HRC 29---31HRC 31---33HRC
二：检测方法：渗氮后的试样分为两部分，一半用于金相法检测，一半用于硬度法检测。
1、 金相法：试样经研磨---抛光---干燥后放入亚硒酸腐蚀液中腐蚀；试样要完全浸没在腐蚀液中。腐蚀液比例：H2SeO4 5g ;HCL10Ml; C2H5OH100ml。
2、 硬度法：根据GB/T11354—2005《钢铁零件渗氮层深度测定和组织检验》，用0.3Kg的维氏硬度计从试样表面垂直向心部测量硬度，并在3倍左右渗层深度的地方测得3个硬度值，然后求其平均值作为调质后的基体硬度，以高于基体硬度50HV0.3的地方为渗氮层层深。
三：氮化工艺：
1、（530---550）℃×40H，渗剂为热分解氨。
四：经过分析发现，无论是42CrMo钢或是38CrMoAL钢，调质硬度对两种测试手段的影响趋势一致。调质硬度对金相法测渗氮层厚度的影响很小；回火温度高的，即调质硬度低的，渗层稍深，不很明显；
而对硬度法测渗氮层厚度影响较大；当调质硬度在27---29HRC时，硬度法测得的结果比金相法偏大0.03mm；当调质硬度在29---31HRC时，二者结果几乎一致；当调质硬度升高到31---33HRC时，硬度法所测得的结果比金相法偏小0.04mm左右。
当试样调质硬度较低时，将使得渗氮层硬度变的叫陡峭，在较小的距离能产生较大的硬度差。当试样调质硬度较高时，将使得渗层硬度变得平缓，相同硬度差需要较长的距离。根据GB/T11354—2005《钢铁零件渗氮层深度测定和组织检验》，以比基体硬度高出50HV0.3的地方作为渗氮层深度。故在同一渗氮工艺下，基体硬度越高，硬度法测出的渗层越浅。
四：原因分析：
调质硬度要求越低，回火温度越高。对于42CrMo和38CrMoAL钢，当回火温度高于400℃时，铁素体发生再结晶，失去原来的片状或板条状，形成新的多边晶体；渗碳体将形成球状。当回火温度继续升高，渗碳体颗粒不断聚集的长大，此时钢的组织是铁素体上分布颗粒状渗碳体。当小的渗碳体不断溶解，大的渗碳体不断聚集长大，渗碳体的面积越小。
回火温度越高，铁素体的溶解能力也越高，也使得渗碳体面积减少。渗碳体具有阻碍活性氮的渗入作用。当渗碳体表面积减少，对氮的渗入阻碍作用减少。在调质硬度低时，渗入的氮对基体的硬化效果比较明显。故基体调质硬度较低时，其硬度法测渗氮层厚度所得的测量值偏大，则偏小。
另外，渗氮时间对硬度法的测量也有一定的影响。
五、结论：
为了两种测试手段能很好的统一起来，可进行如下调整：当调质硬度为27—29HRC时，用高于基体硬度70HV0.3作为渗层深度；而调质硬度为31—33HRC时，用高于基体硬度30HV0.3作为渗层深度；调质硬度为29—31HRC的试样用50HV0.3作为渗层深度。