脫碳層測(cè)量方法

脫碳層總厚度是從表面到心部?jī)?nèi)邊界的距離，即完全脫碳層和部分脫碳層厚度的總和。還必須留意到脫碳層厚度和零件形狀及截面厚度有關(guān)。

可采用的測(cè)量脫碳層的方法很多，但不論何種方法都必須滿足以下技術(shù)要求：

1)可測(cè)出確切定義的脫碳層，例如符合功能性脫碳層的具體定義。

2)測(cè)量結(jié)果的再現(xiàn)性。

3)方便易行。

常用的脫碳層測(cè)量方法有光學(xué)顯微法、顯微硬度法和化學(xué)分析法。

1)光學(xué)顯微法。這是一種最常用和方便的方法。在零件或試樣剖面外緣檢測(cè)，從表面一直測(cè)到完全脫碳和部分脫碳層實(shí)際邊界。此方法只適用于鐵素體-珠光體組織的亞共析鋼。高速鋼金相檢驗(yàn)用硝酸酒精腐蝕的彩色顯示法。退火高速鋼試樣剖面磨光后用4%硝酸酒精腐蝕30 s，試樣表面由灰色逐步轉(zhuǎn)變?yōu)榧t紫藍(lán)(Purplish-Blue)色，60 s后變成藍(lán)綠色。功能定義的脫碳層要求在全表層測(cè)量硬度。其實(shí)際邊界是從總體心部組織的開端，即藍(lán)綠區(qū)的邊緣起始。

還有一種用延遲淬火后的組織測(cè)脫碳層的方法被稱為延遲淬火法。把一種很薄的鋼試樣在鹽浴中奧氏體化，保持適當(dāng)時(shí)間，然后在熱浴中淬火。其原理是測(cè)出依碳含量變化的Ms點(diǎn)溫度。對(duì)應(yīng)于規(guī)定Ms點(diǎn)的碳含量位置就是脫碳層邊界。試樣在此溫度保持5 s，然后在水中淬火。在短時(shí)延遲過程中，脫碳層的 Ms溫度高于熱浴溫度將部分轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，而心部仍保持為奧氏體。脫碳層中的馬氏體一經(jīng)形成，馬氏體針就會(huì)被輕微回火。再經(jīng)水淬后，心部將由新鮮的被輕度腐蝕的馬氏體組成，而脫碳層則包含深度腐蝕(暗)的回火馬氏體針。在脫碳層和心部邊界造成明顯的明暗反差。此邊界相當(dāng)準(zhǔn)確地位于低于心部原始碳含量的預(yù)定碳含量位置。

2)顯微硬度法。從試樣表面往內(nèi)逐點(diǎn)打硬度測(cè)出硬度梯度而準(zhǔn)確定量地測(cè)出脫碳層。試樣磨光、拋光、腐蝕，預(yù)先用金相掃描，使硬度檢測(cè)時(shí)更易找到有利位置。畫出硬度-至表面距離的關(guān)系曲線。

3)化學(xué)分析法。表面逐層取樣分析是測(cè)量脫碳層的傳統(tǒng)方法。試樣尺寸要滿足精確分析要求，且每一剝層要足夠薄，并保證在碳含量和自表面距離關(guān)系曲線圖上有足夠多的數(shù)據(jù)點(diǎn)。用此圖不易確定完全脫碳層，因?yàn)殍F素體碳含量太低，不足以精確的化學(xué)分析。

可用真空光譜定碳法代替一般的化學(xué)分析。其優(yōu)點(diǎn)是快捷、方便，所用試樣比其他任何方法都小。只是要把火花準(zhǔn)確放置到與原始表面平行的區(qū)域，而且此區(qū)域直徑至少要有15 mm，還必須用磨削法逐層暴露，因?yàn)槊看伪┞兜暮穸葴y(cè)定要受到大約500 μm的限定。