紧固件脱碳试验方法如何选择

通常，把黑色金属材料（钢）表面碳的损耗成为脱碳。脱碳分为全脱碳、不完全脱碳。

全脱碳是碳全部损耗，在金相检查中只能看到铁素体组织的脱碳。

不完全脱碳是由于碳的损耗已使回火后金相组织轻度变色，且硬度明显地比相邻基体硬度低的脱碳。

紧固件表面硬度，如果比它的芯部硬度低30个HV（维氏硬度值）就认为零件已经脱碳。表面是否脱碳可用来控制紧固件热处理工艺质量，本身并不反映紧固件的强度性能，88级及其以上经热处理的紧固件才需要检查该指标。

紧固件原材料在轧制过程会脱碳，如果退火不当，更会使原材料脱碳层加深。调质热处理过程中，一般会从炉外带进来一些氧化气体。

棒料钢丝的铁锈或冷拔后盘条钢丝表面上的残留物，入炉加热后也会分解，反应生成一些氧化性气体。

例如，钢丝的表面铁锈，它的成分是碳酸铁及氢氧化物，在加热后将分解成CO2及H2O ，从而加重了脱碳。

研究表明，中碳合金钢的脱碳程度较碳钢严重，而最快的脱碳温度在700－800摄氏度之间。由于钢丝表面的附着物在一定条件下分解化合成CO2 和H2O 的速度很快，如果连续式网带炉炉气控制不当，也会造成螺丝脱碳超差。

高强度紧固件当采用冷镦成形时，原材料和退火的脱碳层不但仍然存在，而且被挤压到螺纹的顶部，对于需要淬火的紧固件表面，得不到所要求的硬度，其强度和耐磨性会降低；钢丝表面脱碳，表层与内部组织不同而具有不同的膨胀系数，淬火时有可能产生表面裂核岩纹；脱碳层由于碳被氧化，金相组织其渗碳体（Fe3C）的数量较正常组织少，因此在力学性能上其强度或硬度较正常组织低。表面脱碳有可能导致紧固件螺纹强度降低或脱扣，造成失效。

对比无表面脱碳和有表面脱碳情况下螺栓的疲劳强度。通常存在表面脱碳情况下螺栓的疲劳强度下降198%。紧固件热处理时应防止脱碳现象的发生，所以进行紧固件脱碳试验是十分必要的。

在淬火加热时要保护螺纹顶部不脱碳，还要对原材料已脱碳的紧固件进行适度的复碳，把网带炉中的保护气氛的优势调到和被复碳的零件原始含碳量基本相等，使已脱碳的镇氏滑紧固件慢慢恢复到原来的含碳量，碳势设定在042％－048％为宜，复碳温度与淬火加御腊热相同，不能在高温下进行，以免晶粒粗大，影响机械性能。

致命缺陷 亟需修订

表面脱碳是钢铁材料特别是中高碳钢的常见缺陷，严重降低服役寿命，造成工件早期失效，脱碳层深度测定是许多钢铁产品的常规必检项目。

随着测试技术进步和新钢种、新工艺的不断出现，原有标准体系已不能完全满足使用要求，必须通过系统技术创新进行标准修订。

方法突破 实力验证

本项目深入研究了脱碳层深度测定各种方法，并设计实施能力验证项目，历经11年，取得以下成果：

针对现有测试方法(金相法、硬度法)，新增典型组织服片、不同产品典型取样方法图、操作要点参数及适用性说明等，显著改善了测试结果的准确性和一致性；针对常规金相法难以测定的中高碳马氏体、贝氏体钢，开发了电子探针测定脱碳层深度的新方法；针对脱碳层低于100um的汽车板等产品，开发了辉光光谱新方法；最终形成满足不同钢材产品检验要求的系统完善的脱碳层深度测定方法体系，并写入了国际标准。

GB/T13298 《金属显微组织检验方法》是金相法测定脱碳的基础，也是电子探针和显微硬度法制样的依据，是脱碳层深度测定标准体系不可或缺的组成部分。

本项目完成了GB/T13298的修订，新增取样方向图、组织显示新樱唤方法，为脱碳层试样合理选取制备、脱碳层组织清晰显示、边界准确识别提供了全方位的保证；新增图像采集校准、定量金相分析，建立了数字金相照片和样品显微组织的对应关系，保证了金相法测定脱碳层深度结果的准确性。以此为基础，制定了ISO/TR20580《金相试样的制备》，填补了IS0标准体系中金相制样方法的空白。

在国内外首家设计实施"钢的脱碳层深度测定"能力验证项目，成功制备弹簧钢、碳素钢和轴承钢脱碳层能力验证实物样品，其中碳素钢样品成为中国材料与试验团体标准委员会(CSTM)首批公布的质控样品之一。

扬名国际 效益显著

该项目完成国家标准2项、国际标准1项、ISO技术报告1项，授权专利3项、授权计算机软件著作权1项，形成宴颂祥质控样品1套。修订了1S03887: 2017《钢脱碳层深度测定法》和GB/T224《钢的脱碳层深度测定法》。

作为国内脱碳层能力验证项目的唯一提供者， 设计钢的脱碳层深度的能力验证统计技术及结果评价方案，形成"能力验证服务和管理系统"计算机软件著作权，2009年至今共组织9次能力验证，国内外参加实验室776家次，结果满意率平均893%，其中德国、加拿大、埃及等国参加达到了国际间实验室验证比对效果。

与此同时，钢的脱碳层深度测定法系列标准研制提高了整个标准体系的先进性，达到国际领先水平，设计实施能力验证项目，为相关产品质量控制及工艺改进提供检验支撑，社会效益

2标准：GB/T224-2008

钢的知旦凳脱碳层深迟核度测量方法

3

观察：100X显微镜下测量脱碳层深度

另：LZ这照片网铁很严重，所以更难界定半脱碳的位置了！

个庆蠢人建议：还是棚差慧使用显微硬度法测定！链答

2、碳钢共析点含碳量为071%，此时材料的全部组织为珠光体，随着碳含量的降低，铁素体含量增加，珠光体含量减少，当碳含量为0时，全部组织为铁素体。举手由此可估算握答圆碳含量。

金属材料经热加工，特别是热处理后，内部的显微组织将发生变化，这常常是判断热加工及热处理质量的重要依据。金相检验项目很多，如热处理后晶粒大小的评定、球化退火后粒状珠光体的评定、偏析与带状组织的评定、化学热处理渗层深度及组织的评定、组织中两相相对量的评定及热处理缺陷组织的评定等，具体的检验项目取决于材料的种类及技术要求。为了适应检验工作的需要，已制定了一系列国家标准、行业标准及其他标准，作为检验的依据。

1过热与过烧

钢的过热与过烧现象主要与钢在高温加热时所发生的高温奥氏体晶粒长大、晶界变化、高温加热后的冷却速度和热处理状态、碳含量和合金化程度以及微量合金元素的作用等有密切关系。

钢的过热是钢在加热到某一温度（称为过热温度）以上时，由于粗大的奥氏体晶粒晶界的化学成分发生了明显变化（偏析），或在冷却后发生了第二相的沉淀，导致了这种晶界脆化现象的发生，从而会显著地降低钢的拉伸性能和冲击韧度。如果采用正常热处理方法可以消除晶间断裂，并使其力学性能得以恢复，则这种过热称为钢的不稳定过热。否则，称为钢的稳定过热。因此，钢在临界点以上加热时，仅仅产生晶粒粗大现象，尽管此时钢的屈服强度也有所降低，但还不属于过热的范畴。通常，过热温度主要取决于钢的化学成分。大多数钢的过热温度在1260-1350℃之间。

钢的过烧是钢在固-液相线温度范围内的某一温度（称为过烧温度）以上加热时，奥氏体晶界上不仅产生了化学成分的变化（偏析），而且局部或整个晶界出现熔化现象。此时，在晶界上形成了富硫、磷的液相，在随后的冷却过程中，或者由于晶界上存在着单纯的富硫、磷的熔化层；或者伴随着形成硫化物、磷化铁或低熔点共晶组织，导致高温奥氏体晶界结合力降低，且严重降低了钢的拉伸性能和冲击韧度。这种力学性能的恶化是不能用热处理或热加工方法来补救的。

钢的过烧温度主要也是决定于钢的化学成分，它要比同一成分钢的过热温度高几十摄氏度。

2脱碳

脱碳是钢材的一种表面缺陷，对于大多数工业用钢，特别是含碳较高的工具钢、铬滚珠轴承钢、弹簧钢以及某些重要用途的中碳结构钢，对脱碳层深度均严格加以限制。各种钢的技术标准均要求检验脱碳情况，并对允许的脱碳层深度作出明确规定。

（1）试样制备

1)取样时要注意在容易发生脱碳的部位切取。检验时应沿试样脱碳的边缘逐一观察，尽量做到观察可能发生脱碳的全周边。

2)试样的抛光面应为横截面，且必须垂直于钢材表面。只有这样，才能比较充分地观察和找到脱碳层最严重的部位而加以测定，同时不至于使测得的脱碳层厚度较实际偏高。

3)试样的腐蚀程度，可以较检验一般金相组织时深一些。

（2）脱碳层测定

1)脱碳层的测定一般是在100倍金相显微镜下进行的，必要时也可选用其他倍数。目镜测微尺的刻度必须用物镜测微计（尺）矫芦清悔正。脱碳层深度单位以毫米计算。

2)对每一试样，在最深均匀脱碳区的一个显微镜视场内，随机进行最少五次测量。取平均值作为总脱碳层深度。对高碳铬轴承钢、工具钢，仍然将最大的总脱碳层深度作为该钢材的总脱碳层深度。

（3）碳钢和低合金钢脱碳层深度的测定

测定脱碳层深度按GB/T 224—2008《钢的正姿脱碳层深度测定法》进行测量。方法有金相法、硬度法、碳含量测定法三种，各有其独具的用途和局限性。

1)碳含量测定法（剥层化学分析法）能得到很高的测量精度，但费时且成本高，通常只用于研究工作。

2)硬度法是测量截面上显微硬度的变化，从试样边缘到硬度达到平稳值或技术条件规定的硬度值为止的深度为脱碳层深度。此法结果比较可靠，是常用的检验手段。

3)金相法设备简单，方法简便，也是常规脱碳检验中的重要手段。但测量误差较大，数值常偏低，为保证测量精度，操作者应在每个试样上至少进行五次以上的测量，取它们的平均值作为脱碳层深度。

脱碳层分为全脱碳层和部分脱碳层两种。总脱碳层为二者深度之和，即从工件表面到碳含量等于基体碳含量的那一点的距离。总体是指钢材及锻件未脱碳部分。根据钢种技术条件的要求，有的测量总脱碳层，有的测量全脱碳层，但大多数是测量总脱碳层。无特别声明时，应测量总脱碳层。

使用金相法测定时，脱碳层判定的根据如下：

(1)全脱碳层，系指组织状态完全（或近似于完全）容易测量，一般从表面测量至出现珠光体组织为止。

(2)部分脱碳层，指的是全脱碳层以后到钢的碳含量未减少处的深度。例如，亚共析钢是指在全脱碳层以后到铁素体相对量不再变化为止，过共析钢是指在全脱碳层之后至碳化物相对量不再变化为止。

(3)总脱碳层，从表面量至与原组织有明显差别处为止。

金相法只适用于具有退火组织（或铁素体-珠光体）的钢种。对于那些经淬火、回火、轧制或锻制的锻件，由于不是平衡组织，使用金相法测量可能不够准确，甚至不能采用。

锻件热处理时遇到的缺陷有两种，过热与过烧和脱碳，什么情况下会发生这些缺陷，和面对这两种缺陷，有相对应的检验方法，用这检验方法来更准确地保证锻件的质量。

因为热处理淬火在氧化性介质中加热，表面会发生氧化作用使零件表面碳的质量分数减，造成表面脱碳。

表面脱碳层的深度超过最后加工的留量就会使零件报废。表面脱碳层深度的测定在金相检验中可用金相法和显微硬度法。以表面层显微硬度分布曲线测量法为准，可做仲裁判据。

软点加热不足，冷却不良，淬火操作不当等原因造成的托辊轴承零件表面局部硬度不够的现象称为淬火软点。它象表面脱碳一样可以造成表面耐磨性和疲劳强度的严重下降。

金属加热时，工件暴露在空气中，常常发生氧化、脱碳(即钢铁零件表面碳含量降低)，这对于热处理后零件的表面性能有很不利的影响。因而金隐脊裤属通常应在可控气氛或保护气氛灶简中、熔融盐中和真空中加热，也可用涂料或包装方法进行保护加热。加热温度是热处理工艺的重要工艺参数之一，选择和控制加热温度，是保证热处理质量的主要问题。

扩展资料

淬火与回火关系密切，常常配合使用，缺一不可。“四把火”随着加热温度和冷却方式的不同，又演变出不同的热处理工艺。为了获得一定的强度和韧性，把淬火和高温回火结合起来的工艺，称为调质。某些合金淬火形成过饱和固溶体后，将其置于室温或稍高的适当温度下保持较长时间，以提高合金的硬度、强度或电性磁性等。

这样的热处理工艺称为时效处理。把压力加工形变与热处理有效而紧密地结合起来进行，使工件获得很好的强度、韧性配合的方法称为形变热处理；在负压气氛或真空中进行的热处理称为真空热处理，它不仅能使工件不氧化，不脱碳，保持处理后工件表面光洁，提高工件的性能，还可以通入渗剂进行化学热处理。

为了只加热工件表层而不使过多的热量传入工件内部，使用的热源须具有高的能量密度，即在单位面积的工件上给予较大的热能，使工件表层或局部能短时或瞬时达到高温。表面热处理的主要方法有火焰淬火和感应加热热处理，常用的热源有氧乙炔或氧丙烷等火焰、感应电流、激光和电子束等。化学热处理是通过改变工件表层化学成分、组织和性能的金属热处理工艺。

化学热处理与表面热处理不同之处是前者改变了工件表层的化学成分。化学热处理是将工件放在含碳、盐类介质或其它合金元素的介质(气体、液体、固体)中加热，保温较长时间，从而使工件表层渗入碳、氮、硼和铬等元素。渗入元素后，有时还要进行其它热处理工艺如淬火及回火。

大体来说，它可野亏以保证和提高工件的各种性能 ，如耐磨、耐腐蚀等。还可以改善毛坯的组织和应力状态，以利于进行各种冷、热加工。

例如白口铸铁经过长时间退火处理可以获得可锻铸铁，提高塑性 ；齿轮采用正确的热处理工艺，使用寿命可以比不经热处理的齿轮成倍或几十倍地提高；另外，价廉的碳钢通过渗入某些合金元素就具有某些价昂的合金钢性能，可以代替某些耐热钢、不锈钢；工模具则几乎全部需要经过热处理方可使用。

12344是模具钢的一种。代表低温用铸钢。

其抛光性能优良，易切削，高韧性及延伸性。

材料厚薄从向与横向强度一致，耐热性良好，适合于铝，锌，合金挤压模。

铸钢是在凝固过程中不经历共晶转变的用于生产铸件的铁基合金的总称。铸造合金的一种。铸钢分为铸造碳钢、铸造低合金钢和铸造特种钢3类。

扩展资料：

12344热处理是通过加热、保温和冷却的手段来实现，若是此三种手段把握不好就会出现以下常见问题：

1过热

过热12344组织中残留奥氏体增多，尺寸稳定性下降。由于哗祥淬火组织过热，12344钢的晶体粗大，会导致零件的韧性下降，抗冲击性能降低，轴承的寿命也降低。过热严重甚至会造纤正成淬火裂纹。

2欠热

淬火温度偏低或冷却不良则会在显微组织中产生超过标准规定的托氏体组织，称为欠热组织，它使12344硬度下降，耐磨性急剧降低，影响12344材料寿命。

3淬火裂纹

造成这种裂纹的原因有：

由于淬火加热温度过高或冷却太急，热应力和金属质量体积变化时的组织应力大于12344钢材的抗断裂强度；

工作表面的原有缺陷（如表面微细裂纹或划痕）或是12344钢材内部缺陷（如夹渣、严重的非金属夹杂物、白点、缩孔残余等）在淬火时形成应力集中；

严重的表面脱碳和碳化物偏析；

零件淬火后回火不足或未及时回火；前面工序造成的冷冲应力过大、锻造折叠、深的车削刀痕、油沟尖锐棱角等。

总之，造成淬火裂纹的原因可能是上述因素的一种或多种，内应力的存在是形成淬火裂纹的主要原因。淬火裂纹的组织特征是裂纹两侧无脱碳现象，明显区别与锻造裂纹和材料裂纹。

4热处理变形

12344在热处理时，存在有热应力和组织应力，这种内应力能相互叠加或部分抵消，是复杂多变的，因为它能随着加热温度、加热速度、冷却方式、冷却速度、零件形状和大小的变化而变化，所以12344热处理变形是难免的。

5表面脱碳

12344在热处理过程中，如果是在氧化性介质中加热，表面会发生氧化作用使零件表面碳的质量分数减少，造成表面脱碳。表面脱碳层的深度超过较后加工的留量就会使零件报废。

12344表面脱碳层深度的测定在金相检验中可用金相法和显微硬度法。以表面层显微硬度分布曲线测量法为准，可做仲裁判据。

6软点

由于加热不足，冷却不良，淬火操作不当等原因造成的12344表面局部硬度不够的现象称为淬火软点。它象表面脱碳一样可以乱竖搏造成表面12344耐磨性和疲劳强度的严重下降。

参考资料来源：百度百科—12344模具钢