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鋼的脫碳層深度測定

術語淺解： 脫碳：鋼表層上碳的損失。包含部分脫碳、完全脫碳。完全脫碳指鋼樣表層碳含量水平低于碳在鐵素體中最大溶解度（只在鐵素體中存在)。 
有效脫碳層深度：從產品表面到規定的碳含量或硬度水平的點的距離，規定的碳含量或硬度水平以不因脫碳而影響使用性能為準（如產品標準中規定的碳含量最小值）。 
總脫碳層深度：從產品表面到碳含量等于基體碳含量的那一點距離，等于部分脫碳層和完全脫碳層之和。 
鐵素體脫碳層深度：表面完全脫碳層的深度。（由顯微組織檢驗確定） 

測定方法：
---通常采用金相法、硬度法、化學法或光譜分析法。下面簡單說下金相法和硬度法。 
試樣在供貨狀態下檢驗，不需要進一步熱處理。如經有關各方商定，則要從多方面注意防止碳的分布狀態和質量分數的變化。如：采用小試樣、短的奧氏體化時間，中性的保護氣氛。 

一、金相法： 

---此方法是在光學顯微鏡下觀察試樣從表面到基體隨著碳含量的變化而產生的組織變化。 
---此方法適用于具有退火或正火（鐵素體-珠光體）組織的鋼種，也可有條件的用于那些硬化、回火、軋制或鍛造狀態的產品。 

試樣的選取和制備： 
---選取的試樣檢驗面應垂直于產品縱軸，如產品無縱軸，試樣檢驗面的選取應由有關各方商定。 
小試樣(如公稱直徑不大于25mm的圓鋼或邊長不大于20mm的方鋼)要檢測整個周邊。對大試樣（如公稱直徑大于25mm的圓鋼或邊長大于20mm的方鋼），為保證取樣的代表性，可截取試樣同一截面的一個或幾個部位，只要保證總檢測周長不小于35mm即可。但不要選取多邊形產品的棱角處或脫碳極深的點。 
---試樣一般按金相法進行研磨拋光，但試樣邊緣不允許有倒圓、卷邊，為此試樣可以鑲嵌或加持固定。可參考《金相試樣磨拋方法》。 通常用1.5%-4%的硝酸酒精溶液或2%-5%的苦味酸酒精溶液浸蝕可顯示鋼的組織。 

總脫碳層的測定： 
---一般來說，觀測到的組織差別，在亞共析鋼中是以鐵素體與其他組織組成物的相對量的變化來區別的；在共析鋼中是以碳化物含量相對基體的變化來區分的。對于硬化組織或者淬火回火組織，當碳含量變化引起組織顯著變化時，亦可用該方法進行測量。 
---借助于側為目鏡，或利用金相圖像分析系統觀察和定量測量從表面到其組織和基體組織已無區別的那一點距離。 
放大倍數的選擇取決于脫碳層深度。如果需方沒有特殊規定，由檢測者選擇。建議使用能觀測到整個脫碳層的最大倍數。一般采用100倍。 
---當過度層和基體較難分辨時，可用更高放大倍數進行觀察，確定界限。先在低放大倍數下進行初步觀測，保證四周脫碳變化在進一步檢測時都可發現，查明最深均勻脫碳區。 
---脫碳層最深的點由試樣表面的初步檢測確定，不受表面缺陷和角效應的影響。對每一試樣，在最深的均勻脫碳區的一個顯微鏡視場內，應隨機進行幾次測量（至少需五次），取平均值作為總脫碳層深度。軸承鋼、工具鋼、彈簧鋼測量最深最深處的總脫碳層深度。如果產品標準或技術協議沒有特殊規定，在測量時試樣中脫碳層極深的那些點要排除掉（但在試驗記錄中應注明缺陷）。 

完全脫碳層的測定：（同上） 
有效脫碳層的測定：（同上。判定由產品標準或各方協議確定） 

二、硬度法： 

顯微硬度測量法：
--- 此方法是測量在試樣橫截面上沿垂直于表面方向上的顯微硬度值的分布梯度（從試樣表面垂直的一條或多條平行線上測定維氏硬度。每兩相鄰壓痕中心的距離應不小于壓痕對角線的2.5倍，按直線方式進行逐點打壓測試。 ）。這種方法只適用于脫碳層相當深但和淬火區厚度相比卻又很小的亞共析鋼、共析鋼和過共析鋼，這樣脫碳層完全在硬化區，避免淬火不完全引起的硬度波動。這種方法對低碳鋼不準確。 

試樣的制備： ---與上金相法相同，但試樣的浸蝕與否，以準確測定壓痕為準，并應小心防止過熱。 

測定： 
---試驗力一般選擇（50-500克之間）。兩相鄰壓痕間的距離應為壓痕對角線長度的2.5倍。 
脫碳層深度規定為：
--- 從表面到已達到所要求硬度值的那一點的距離（要把測量的分散性估算在內）。原則上，至少要在相互距離盡可能遠的位置進行兩組測定，取其平均值做為脫碳層深度。 

脫碳層深度測量界限： 
1、由試樣邊緣測至產品標準或技術協議規定的硬度值處。 
2、 由試樣邊緣測至硬度值平穩處。 
3、 由試樣邊緣測至硬度值平穩出的某一百分數。 

相關標準：

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