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钢脱碳层深度的测定标准ISO 3887-2003解析

2017-06-30  

 美信检测

前言:钢的脱碳层深度的测定标准GB/T 224-2008是修改采用ISO 3887-2003,并根据ASTM E1077-2001《钢样脱碳层深度测定的标准方法》,添加了取样要求和金相法评定参考照片。本文着重解析ISO 3887-2003标准与GB/T 224-2008标准之间的差异。

 

1.标准名称

ISO 3887:2003,MOD—Determination of depth of decarburization of steel 钢的脱碳层深度测定法

 

2.标准适用范围

ISO 3887:2003适用于非合金钢或低合金钢,而GB/T 224-2008适用于钢材(坯)及其零件部位。

 

3.方法原理及应用范围

(1) 金相法

应用范围:具有退火或正火(铁素体-珠光体)组织的钢种,也可有条件的用于硬化、固火、 轧制或锻造状态的产品; 

判定原理:借助于测微目镜,或者利用金相图像分析系统观察和定量测量从表面到其组织和基体组织已无区别的哪一点的距离,通常放大倍数为100倍。

具有退火或正火(铁素体-珠光体)组织的钢种一般来说,脱碳量取决于珠光体的减少量;硬化组织或淬回火后的回火马氏体组织由晶界铁素体的变化来判定完全脱碳层;球化退火组织可由表面碳化物明显减少区域或出现片状珠光体区确定部分脱碳层。

 

(2) 硬度法

应用范围:ISO 3887:2003标准适用于在经过硬化、回火或热处理后条件下的亚共析钢,主要采用显微硬度法和努氏硬度法,而GB/T 224-2008标准适用于脱碳层相当深但和淬火区厚度相比有很小的亚共析钢、共析钢和过共析钢,主要采用显微硬度法和洛氏硬度法。

判定原理:维氏硬度参考ISO 6507-1,努氏硬度参考ISO 4545。原则上,努氏硬度中使用载荷为HV0.1~HV2.5范围内进行试验,测量在试样横截面上沿垂直于表面方向上的显微硬度值的分布梯度,判断试样的脱碳情况及脱碳深度,压痕之间的距离至少应为压痕对角线长度的2.5倍。

而GB/T 224-2008中使用在0.49N~4.9N(50gf~500gf)之间的范围载荷进行测定。

ISO 3887:2003中总脱碳层深度定义为表面至试样芯部硬度之间的距离,而GB/T 224-2008中脱碳层深度的测量接线可以是由试样边缘测至产品标准或技术协议规定的硬度值处,或由试样边缘测至硬度值平稳处,或由试样边缘测至硬度值平稳处的某一百分数。

GB/T 224-2008中使用的洛氏硬度法进行测定时,根据GB/T 230.1进行洛氏硬度值HRC的测定,只能用于判定产品是否合格。

 

(3) 测定碳含量法

适用范围:同GB/T224-2008一样,化学分析法只适用于具有恰当几何形状(圆柱体或具有平面体的多面体),且尺寸适合于容易机械加工,不需进行任何热处理的试样,一般不适用于部分脱碳,而光谱分析法只适用于具有合适尺寸的平面试样。

 

判定原理:测定碳含量再垂直于试样表面方向上的分布梯度,方法是测量从表面到碳含量达到规定数值的那一点的距离。如果碳含量数值没有规定,ISO 3887:2003中指出,还可以测量从表面到碳含量稳定不变处的距离,而GB/T 224-2008中指出,测定终止点的碳含量应在考虑了分析中的允许的波动余量之后,和产品的碳含量公称范围的最小值差别不大于以下数值:

 

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4.术语定义及仪器要求

定义描述与GB/T 224-2008完全相同

手动研磨抛光机:满足Q/MTT-WI-L-008-2015标准。

数显显微维氏硬度计:满足Q/MTT-WI-L-010-2015标准,压头载荷力10,25,50,100,200,300,500,1000g;物镜100X,400X。

扫描电子显微镜:Q/MTT-WI-L-064-2015标准。

 

5.制样及预处理要求

选取的试样检验面应垂直于产品纵轴,对于没有纵轴的产品,试验检验面的选取应由有关各方面商定。

对于小试样来说(横截面<4cm2),要检测整个周边,对于大试样,为保证取样代表性,应多截取几个部位。而在标准GB/T 224-2008中,式样的选择是根据圆钢的公称直径和方钢的边长确定选择方法的,但要保证总测试周长不小于35mm。

试样一般按照金相法进行磨制抛光,但试样边缘不允许有倒圆、卷边,为此试样可以镶嵌或固定在夹持器内,如果需要,被检试样表面可电镀上一层金属加以保护。

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蚀可显示钢的组织。

 

6.结果计算方式/结果单位及有效位数

对于金相法,在一个显微视场中,在最深的均匀脱碳区应至少测量5次,以平均值作为总脱碳层深度。

对于硬度法,至少要在相互距离尽可能远的的位置进行两组测定,每组五个值,其测定的平均值作为脱碳层深度。

标准ISO 3887-2003中没有提到精确度和保留有效位数的相关说法,而GB/T 224-2008中指出,脱碳层深度结果以mm表示,精确到小数点后两位。

 

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