采用顯微維氏硬度梯度檢測的方法 , 可以有效地檢測表面脫碳鑄鋼件進行復碳處理后的表面碳濃度及復碳的深度 , 對熱處理爐內碳勢的變化也有間接的反映。 關鍵詞 : 顯微維氏硬度 ; 碳濃度
1 情況簡介
為美國某公司生產的夾塊零件是嚴格按美國標準生產的精密熔模鑄件 , 其對零件的顯微組織有嚴格的要求 , 表面既不允許脫碳也不允許增碳 , 且要求硬度梯度平穩過渡。但鑄件在澆注過程中 , 雖然采取了噴霧冷卻等措施 , 鑄件表面局部總有 0.30mm 左右的脫碳層 見圖 1 。顯然僅靠加快鑄件冷卻速度來減少表面脫碳層是達不到客戶要求的 , 而且加快鑄件冷卻速度也使鑄件內部顯微縮松缺陷增多。因此 , 在工藝上采用熱處理復碳處理 , 即在熱處理時采用有碳勢控制的多用爐進行熱處理 , 碳勢控制在 0.40% 。鑄件材料為 414042CrMo 鋼 , 其化學成分 質量分數 為 :C0.35% ～ 0.45%,Si0.30% ～ 0.80%,Mn0.70% ～ 1.00%,P ≤ 0.04%,S ≤ 0.04%,Cr0.80% ～ 1.10%,Ni ≤ 0.25%,Cu ≤ 0.25%,Mo0.15% ～ 0.255% 。生產上嚴格控制鋼水成分碳含量在 0.38% ～ 0.43% 。對于可控氣氛熱處理碳勢的控制是否符合要求 , 復碳處理的效果及硬度是否滿足客戶標準要求。筆者采用顯微維氏硬度檢測、表面和心部顯微組織觀察 , 結合光譜分析的方法對鑄鋼件進行了復碳檢驗。
2 試驗方法及結果
每個熱處理爐次抽樣 2 件進行解剖 , 檢測試樣的表面及心部洛氏硬度 , 其硬度要求為 39 ～ 44HRC 。截取小塊試樣鑲嵌后在 HXS21000A 上檢測從表面到心部 1.0mm 處的 HV0.5 值 , 每隔 0105mm 檢測一點.
試樣 1 曲線顯示表面復碳時碳濃度過高 , 經光譜分析表面碳含量為 0.53%, 心部碳含量為 0.41% 。顯微組織也顯示了表面碳濃度偏高 , 超過了材料要求控制的范圍 , 見圖 3 。試樣 2 曲線顯示復碳深度不足 , 中間出現了夾心現象。經顯微組織檢驗 , 中間馬氏體組織明顯粗大 , 殘余奧氏體量較多 , 見圖 4 。試樣 3 曲線顯示表面碳濃度低。經顯微組織檢驗 , 表層馬氏體組織粗大 , 殘余奧氏體量較多 , 見圖 5 。光譜分析表面碳含量為 0.355%, 而心部碳含量為 0.428% 。圖 6 所示為因熱處理爐子漏氣而產生了表面脫碳 , 表層出現大量鐵素體。距表面 0.05mm 處硬度僅為 198HV0.5, 光譜分析表面碳含量為 0.27%, 而心部碳含量為 0.418% 。根據檢測數據 , 就可以對熱處理工藝參數進行調整 , 以達到鑄件的質量要求。
3 結論
顯微硬度測定、光譜分析和金相檢驗的結果表明 , 采用顯微維氏硬度梯度檢測方法檢驗碳勢控制熱處理的零件質量是比較理想的 , 對復碳表面碳濃度及復碳層深度都有很好的檢出效果。
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