氮碳共渗（软氮化）硬度检测中的一道题

一张餐巾纸

    碳素钢软氮化主要是获得性能优良的白亮层，白亮层的硬度值是它的标志之一。我们在检测中，除了有的工厂在热处理现场使用维氏硬度（HV10）用综合法来鉴别共渗层是否合格以外，用的比较多的是用显微硬度计检查白亮层的硬度。然而，为了比较精准的检测其硬度值，在规定的试验力上就成了一个问题，尤其是新品零件，比如，HV0.05、HV0.I、HV0.2、HV0.5、HVI等规定的都有，给人一种杂乱无章的感觉。
   应该看到，某些设计人员和有话语权的人员，在规定试验力上是有盲点的。而作为我们热处理工作者和金相检查人员，则应该具有明晰的基本概念，能够辨别出提出此项技术要求的合理性，因为我们才是真正的行家。
   要讨论的题目是：
   例如，20钢，白亮层厚度要求分别为：≤10μm、15～20μm和≥25μm，用显微硬度检查其硬度，各自允许的最大试验力是多少？
   讨论要求：有理有据，用数据说话。随心所欲的或者照抄（含引进产品）的规定，请勿回帖干扰。
   回复本帖的最佳论述，请版主奖励100热处理币，如何？或者在我的热处理币中扣除——奉送。

热处理技师

我的见解是HV0.1

xiulirong

15钢原料，白亮层厚度10μm，190~210HV0.1
45钢原料，白亮层厚度10μm，300~320HV0.1
Y15原料国外件，白亮层厚度10μm（总渗层0.45mm)，310~320HV0.1

孤鸿踏雪

回复 1# 一张餐巾纸


    何老这个主题是否应该提供20#钢软氮化后表面硬度要求的最低值？

一张餐巾纸

回复4#孤鸿踏雪
杨工好！
   此问题的关键词是：白亮层、试验力、硬度精准测量。也就是已知白亮层的厚度，要求选择合适的试验力，才可以反映出白亮层的真实硬度。
   有了这方面的知识，才可以辨别图纸上标示的或者技术协议中规定的，在某一试验力时的硬度要求值是否合理？例如，就20钢而言，要求白亮层15～20微米，在硬度要求上：一为HV0.05≥650，一为HV0.1≥650，还有HV0.2≥650，那个是合理要求？如果其中有不合理者，希望能够用相关规定或引用有关资料来证明（说明）。
   提出这个问题来讨论，不是要考谁，而是共同学习，因为有多好干渗氮和氮碳共渗多年的热处理工作者，没有注意到这个问题，忽略了追踪一下的背后因素。耐人寻味的是好些成文的书籍或文章，为了不引起读者的质疑，干脆来个‘HV≥***’，省略试验力！发生争议时，如果有人搬出这样的数据来，有意义吗？

wuyanatlas

请见JB/T4155-1999气体氮碳共渗行业标准，中6.2.1 表2规定HV0.1。还有化合物层扩散层的规定，及各种钢材所达到的表面硬度。

孤鸿踏雪

请见JB/T4155-1999气体氮碳共渗行业标准，中6.2.1 表2规定HV0.1。还有化合物层扩散层的规定，及各种钢材所达 ...
wuyanatlas 发表于 2011-5-16 12:39

    何老看看这篇（附件）文章摘要，原文并没有说明计算方法是否适用于白亮层，但我个人认为：既然作者没有特别强调计算公式是适用于渗氮层表面硬度检测的试验力，还是白亮层硬度的试验力，那就也可以根据白亮层厚度的具体要求，用于计算检测白亮层硬度的最小试验力

pop2015pop

例如，20钢，白亮层厚度要求分别为：≤10μm、15～20μm和≥25μm，用显微硬度检查其硬度，各自允许的最大试验力是多少？
    维氏硬度试验有一个数学计算公式，记得当时我学习的时候（或者是书上说的）得到的结论是 理论上讲试验力的大小不影响测定结果的准确性，也就是说HV0.1 和HV0.2打出来的结果是一样的（力大压痕大，结果一样）。实际上因各种因素，试验力不能太大也不能太小，太小也许压痕看不清楚，造成测定数据误差大；试验力太大，压痕变形，造成数据不准确。
   楼主说的情况个人感觉可以做个试验，从HV0.05 一直打到HV1，打到压痕变形，菱角碎裂为止。理性分析就不清楚了，个人没有这个能力。

叶叶轻盈

如果是有脆性的话也会是裂的，这样就不能分辨是不是试验力大小的问题了。

tlx322

我们为的是测量白亮层的硬度，那么应选择合适的试验力，使压痕不打穿白亮层为宜，但为了增大测试的准确程度，应该使试验力在不打穿白亮层的情况下尽可能大。说白了就是要知道每个不同的试验力下压痕的深度。
根据维氏硬度试验压头形状，假定表面的硬度为650HV。大致算了下，如果是10的载荷，深度是25.4μm，如果是5的载荷，深度是17.8μm ，如果是 3，深度  13.9μm ，是2的话是11.3μm ；如果是1的载荷，深度是8.0μm，是0.5为深度是5.64μm，是0.2为3.57μm，如果0.1的载荷，深度应该为2.52μm，如果是0.05.深度是1.78μm。
故我的结论是＜10μm，用1或0.5较合适
15~20μm，用5较合适，
＞25μm用10较合适。
上面计算的是以650HV来计算，当然，如果实际表面硬度较高的话，应该适当增大试验力。不同的材质在软氮化后应该选用不同的试验力。
现在越看越觉得不对，觉得试验力选的都太大了。以上纯属自己闭门造车，没有任何依据。计算方面思路就是这个，至于计算的是否正确就不知道了（刚发现自己连数学都快忘光了），有高手的话可以再计算一下，分享给大家，欢迎指正。

孤鸿踏雪

我们为的是测量白亮层的硬度，那么应选择合适的试验力，使压痕不打穿白亮层为宜，但为了增大测试的准确程度 ...
tlx322 发表于 2011-5-30 15:29

    这道题的关键点是我们并不知道某种材料经过优化的氮化工艺，白亮层取得的最高硬度是多少？因为我们不知道，所以要选择最佳试验力以获得相对准确的检测结果，可在选择最佳试验力时，又要预先知道它的硬度，这就陷入了互为因果的怪圈。除非某种材料的最高氮化硬度从理论上可以预先计算。
   从逻辑思维角度上看，试验力越小，越能保证所检测的硬度值准确，那就干脆选择最小的试验力，但试验力太小又会影响检测精度。这就使我回想起在毕业设计时，我们设计的是燃料炉，在计算烟囱最小高度时就涉及了非常复杂的超越函数，经过几次近似简化，这个方程式仍然是一个复杂的不定方程，需要先假设一个烟囱高度，然后带入到方程式中计算，计算出的烟囱高度与假设的高度肯定存在一定的差异，根据二者的差异，重新修正假设高度，重新计算，直至二者基本一致。

忍耐有限

个人认为8楼所述方法更具实际应用价值。
毕竟不是每个人都知道特定一种材料的软氮化硬度，也不是每个人都知道如何计算压力和厚度的关系
就算两者都会，计算结果和实际结果也不一定一致

根据8楼所述方法，个人认为，可以从小载荷做到大载荷，用载荷、测得HV作图，在图形近似水平取值

原因：载荷小了，测得HV波动大
载荷过高，测得HV有可能是基体硬度，HV变小

在测得HV基本稳定阶段的中间取值（测量载荷、实际软氮化硬度）

孤鸿踏雪

      今天重新翻阅《钢铁热处理零件硬度测试通则》（JB/T6050—2006），对氮化及软氮化产品的表面硬度检测和试验力的选择有如下规定：
    1. 渗氮件按GB/T4340.1测试（试验力一般选用98.07N。如果渗层深度≤0.20mm时，试验力一般不超过49.03N；
    2. 渗氮层深度＞0.30mm时，亦可选用GB/T230.1（15N标尺）测试，化合物层硬度按GB/T4340.1（试验力一般＜1.961N）；
    3. 对于氮碳共渗（软氮化）件或其它渗非金属件/渗金属件，一般按GB/T4340.1测试（试验力一般为0.4903N~0.9807N），渗层深度≥0.20mm时可选用GB/T17394 C型装置检测。
    根据这个规定，何老这个题目就可以继续探讨了。希望大家继续探讨这个题目。

刘武乐

白亮层＜10μm的允许最大加载力为HV0.2这个我试验过，压痕在5~6um左右。
因为我们有一个产品的白亮层5~8um我一直使用HV0.2检测。

孤鸿踏雪

刘武乐 发表于 2011-9-19 11:37
白亮层＜10μm的允许最大加载力为HV0.2这个我试验过，压痕在5~6um左右。
因为我们有一个产品的白亮层5~8um ...

请问，你这个产品什么材料？用0.20kg的试验力所测得的表面硬度是多高？

刘武乐

孤鸿踏雪 发表于 2011-9-22 18:23
请问，你这个产品什么材料？用0.20kg的试验力所测得的表面硬度是多高？

回复杨工我们的额材料是SPCC钢板的   硬度好像是390HV左右

孤鸿踏雪

刘武乐 发表于 2011-9-23 10:34
回复杨工我们的额材料是20CrMo的   硬度好像是390HV左右

20CrMo什么工艺氮化/软氮化后的表面（白亮层）硬度这么低？

刘武乐

孤鸿踏雪 发表于 2011-9-22 20:18
20CrMo什么工艺氮化/软氮化后的表面（白亮层）硬度这么低？

错误，不是20Cr的材料，是SPCC钢板的  呵呵
我搞错了

孤鸿踏雪

刘武乐 发表于 2011-9-23 11:48
错误，不是20Cr的材料，是SPCC钢板的  呵呵
我搞错了

SPCC板的白亮层硬度也不至于低到390HV0.2左右吧？

amn727

有一批弹簧产品，碳氮共渗后白亮层宽度约0.1，HV0.2打白亮层硬度超过800HV,是否应该全部判为报废呢？