熱處理檢驗(yàn)方法和規(guī)范

1、文件編號(hào)： 作業(yè)指導(dǎo)文件文件版本號(hào)：A修訂號(hào)：0頁 碼：9 共 9 頁熱處理檢驗(yàn)方法和規(guī)范編 制： 審 核： 批 準(zhǔn)： 生效日期： 受控標(biāo)識(shí)處：分 發(fā) 號(hào)：前言金屬零件的內(nèi)在質(zhì)量主要取決于材料和熱處理。因熱處理為特種工藝所賦予產(chǎn)品的質(zhì)量特性往往又室補(bǔ)直觀的內(nèi)在質(zhì)量，屬于“內(nèi)科”范疇，往往需要通過特殊的儀器（如：各種硬度計(jì)、金相顯微鏡、各種力學(xué)性能機(jī)）進(jìn)行檢測(cè)。在GB/T19000 idt ISO9000系列標(biāo)準(zhǔn)中，要求對(duì)機(jī)械產(chǎn)品零部件在整個(gè)熱處理過程中一切影響因素實(shí)施全面控制，反映原材料及熱處理過程控制，質(zhì)量檢驗(yàn)及熱處理作業(yè)條件（包括生產(chǎn)與檢驗(yàn)設(shè)備、技術(shù)、管理、操作人員素質(zhì)及管理水平）等各方面

2、均要求控制，才能確保熱處理質(zhì)量。為此，為了提高我公司熱處理產(chǎn)品質(zhì)量，遵循熱處理相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，按零件圖紙要求嚴(yán)格執(zhí)行，特制定本規(guī)范一、使用范圍本規(guī)范適用于零件加工部所有熱處理加工零件。二、硬度檢驗(yàn)通常是根據(jù)金屬零件工作時(shí)所承受的載荷，計(jì)算出金屬零件上的應(yīng)力分布，考慮安全系數(shù)，提出對(duì)材料的強(qiáng)度要求，以強(qiáng)度要求，以強(qiáng)度與硬度的對(duì)應(yīng)關(guān)系，確定零件熱處理后應(yīng)具有大硬度值。為此，硬度時(shí)金屬零件熱處理最重要的質(zhì)量檢驗(yàn)指標(biāo)，不少零件還時(shí)唯一的技術(shù)要求。1、常用硬度檢驗(yàn)方法的標(biāo)準(zhǔn)如下：GB230金屬洛氏硬度試驗(yàn)方法 GB231金屬布氏硬度試驗(yàn)方法GB1818金屬表面洛氏硬度試驗(yàn)方法 GB4340 金屬維氏硬度試驗(yàn)方

3、法GB4342金屬顯微維氏硬度試驗(yàn)方法 GB5030 金屬小負(fù)荷維氏試驗(yàn)方法2、待檢件選取與檢驗(yàn)原則如下：為保證零件熱處理后達(dá)到其圖紙技術(shù)（或工藝）要求，待檢件選取應(yīng)有代表性，通常從熱處理后的零件中選取，能反映零件的工作部位或零件的工作部位硬度的其他部位，對(duì)每一個(gè)待檢件的正時(shí)試驗(yàn)點(diǎn)數(shù)一般應(yīng)不少于3個(gè)點(diǎn)。通常連續(xù)式加熱爐（如網(wǎng)帶爐）:應(yīng)在連續(xù)生產(chǎn)的網(wǎng)帶淬火入回火爐前、回火后入料框前的網(wǎng)帶上抽檢35件/時(shí)。且及時(shí)作檢驗(yàn)記錄。同時(shí)，若發(fā)現(xiàn)硬度超差，應(yīng)及時(shí)作檢驗(yàn)記錄。同時(shí)，若發(fā)現(xiàn)硬度越差，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行工藝參數(shù)調(diào)整，且將前1小時(shí)段的零件進(jìn)行隔離處理(如返工、檢)。通常期式加爐（如井式爐、箱式爐）：應(yīng)在淬火

4、后、回火后均從料框的上、中、下部位抽檢69件/爐，且及時(shí)作檢驗(yàn)記錄。同時(shí)，若發(fā)現(xiàn)硬度超差，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行工藝參數(shù)調(diào)整，且將該爐次的零件進(jìn)行隔離處理（如返工、逐檢）。通常感應(yīng)淬火工藝及感應(yīng)器與零件間隙精度調(diào)整，經(jīng)首件（或批）感應(yīng)淬火合格后方可生產(chǎn)，且及時(shí)作檢驗(yàn)記錄。3、硬度測(cè)量方法：3.1各種硬度測(cè)量的試驗(yàn)條件，見下表1：試驗(yàn)類別硬度范圍壓頭要求mm預(yù)載荷/N總載荷/N保荷時(shí)間/S布氏硬度P：總載荷/ND：鋼球壓頭直徑/mm140450HB(要求P30D2)10mm鋼球無2942110155mm鋼球73552.5mm鋼球18394140HB(要求P10D2)10mm鋼球98075mm鋼球24522.

5、5mm鋼球613洛氏硬度7085HBA120金剛石圓錐體985881030100HRB1.588mm鋼球9802067HBC120金剛石圓錐體1471表面洛氏硬度70-94HR15N120金剛石圓錐體29.4147.11042-86HR30N294.220-78HR45N441.3常規(guī)維氏硬度P：總載荷14-1000HV136金剛石四方角錐體無P分為：5、10、20、30、50、100/kg10小負(fù)荷維氏硬度P：總載荷P：總載荷分為：0.2、0.3、0.5、1、2、2.5、3 /kg顯微維氏硬度P：總載荷P：總載荷分為：0.01、0.02、0.05、0.1、0.2、0.5、1/kg3.2測(cè)量硬

6、化層深度不同的零件表面硬度時(shí)，硬度試驗(yàn)方法與試驗(yàn)力的一般選擇，見表2：有效硬化層深度表面硬度測(cè)量方法采用標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)力，N0.1GB4342、GB50309.8070.1-0.2GB4340、GB50309.807-49.030.2-0.4GB434049.03-98.07GB1818(15N或30N標(biāo)尺)147.1或294.20.40.6GB434098.07294.2GB230(A標(biāo)尺)588.40.60.8GB230(A或C標(biāo)尺)588.4或1471.00.8GB230（C標(biāo)尺）1471.0備注1、零件圖紙硬度標(biāo)注與實(shí)際硬度試驗(yàn)方法相對(duì)應(yīng)2、硬度測(cè)量時(shí)，若載圓柱面或球面上測(cè)量應(yīng)按各自標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)

7、定進(jìn)行硬度值修約。3.3經(jīng)不同熱處理工藝處理后的表面硬度測(cè)量方法及其選擇，見小表3：熱處理類別表面硬度測(cè)量方法選用原則鑄件與鍛件GB231一般按GB231測(cè)量正火與退火GBG230,GB231,GB4340淬火回火件GBG230,GB231,GB4340,GB4341,GB/T13321一般按GB230(C標(biāo)尺)測(cè)量,調(diào)質(zhì)件可采用GB231小件,薄件按GB4340,GB4341測(cè)量感應(yīng)淬火件GBG230,GB1818,GB4340,GB4341,GB/T13321,GB5350一般按GB230(C標(biāo)尺)測(cè)量,硬化層較淺時(shí)可采用GB1818,GB4340,GB5350滲碳與碳氮共滲件滲氮件GB1

8、818,GB4340,GB4341, GB4342,GB/T13321,GB5350一般按GB4340或GB5350測(cè)量, 滲氮層大于0.3mm時(shí)可用GB1818，化合物層硬度按GB4342氮碳共滲（軟氮化）GB1818,GB4340, GB4342, GB5350一般按GB4342或GB5350測(cè)量備注：（1）零件心部或基體硬度，一般按GB230.GB231或GB4340的試驗(yàn)方法測(cè)量。（2）若確定的硬度試驗(yàn)方法有幾種試驗(yàn)力可供選擇時(shí)，應(yīng)選用試驗(yàn)條件允許的最大試驗(yàn)力。4、檢驗(yàn)設(shè)備與人員：4.1所有硬度計(jì)及標(biāo)準(zhǔn)硬度試塊均應(yīng)在計(jì)量部門檢定的有效期內(nèi)使用，不允許在無檢定合格證書或超過檢定的有效期使

9、用。4.2應(yīng)設(shè)立專職檢驗(yàn)人員，且經(jīng)正規(guī)培訓(xùn)與考核，具有正式的資格證書；生產(chǎn)線的操作人員檢驗(yàn)，應(yīng)經(jīng)一定培訓(xùn)，在專職檢驗(yàn)人員的認(rèn)可或指導(dǎo)下進(jìn)行。5、測(cè)量數(shù)據(jù)的表示與記錄：5.1硬度值的表示應(yīng)按相應(yīng)國家標(biāo)準(zhǔn)硬度試（檢）驗(yàn)方法的規(guī)定，一般以硬度范圍法表示，標(biāo)出上、下限值，如6065HRC；特殊情況液可以只標(biāo)下限值或上限值，應(yīng)用不小于或不大于表示，如不大于229HBS；若記錄換算硬度值時(shí)，應(yīng)在換算值后面加括號(hào)注明實(shí)測(cè)值【如：48.5HRC（75.0HRA）】；若記錄硬度平均值時(shí)，應(yīng)在硬度值平均值后米那加括號(hào)注明計(jì)算平均值所用的各測(cè)點(diǎn)硬度值【如：64.0HRC（63.5HRC、64.0HRC、64.5HR

10、C）】5.2檢驗(yàn)報(bào)告記錄，包括零件名稱、材料、檢驗(yàn)數(shù)量、檢驗(yàn)結(jié)果及檢驗(yàn)人員與日期。三、金相試驗(yàn)金相分析時(shí)用金相顯微鏡觀察金屬內(nèi)部的組成相及組織組成物的內(nèi)型以及它們的相對(duì)量、大小、形態(tài)及分布等特征。材料的性能取決于內(nèi)部的組織形態(tài)，而組織又取決于化學(xué)成分及加工工藝，熱處理時(shí)改變組織的主要工藝手段，因此，金相分析是材料及熱處理質(zhì)量檢驗(yàn)與控制的重要方法。1、通常金相檢驗(yàn)方法的標(biāo)準(zhǔn)如下：GB/T113541989 鋼鐵零件 滲氮層深度測(cè)測(cè)定和金相組織檢驗(yàn)GB/T94501988 鋼鐵滲碳淬火有效硬化層深度的測(cè)定與校核GB/T94511988 鋼件薄表面總硬化層深度或有效硬化層深度的測(cè)定GB/T56171

11、985 鋼的感應(yīng)淬火或火焰火后有效硬化層深度的參定JB/T92041999 鋼件感應(yīng)淬火金相檢驗(yàn)JB/T92111999 中碳鋼與中碳合金結(jié)合鋼馬氏體等級(jí)JB/T77101995 薄層碳氮共滲或薄層滲碳顯微組織檢驗(yàn)GB/T132981991 金相顯微組織檢驗(yàn)方法GB/T132991991 鋼的顯微組織評(píng)定方法GB639486 金屬平均晶粒度測(cè)定法NJ30983 內(nèi)燃機(jī)連桿螺栓金相檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)NJ32684 內(nèi)燃機(jī)活塞銷 金相檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)2、金相試樣的選取與檢驗(yàn)步驟：2.1金相試樣的選?。?.1.1縱向取樣：縱向取樣是指沿著剛材的鍛扎方向進(jìn)行取樣。主要檢驗(yàn)內(nèi)容為：非金屬夾雜物的變形程度、晶?；兂潭?、碳

12、化物網(wǎng)、變形后的各種組織形貌、熱處理的全面情況等。2.1.2橫向取樣橫向取樣指垂直于鋼材的鍛扎方向進(jìn)行取樣。主要檢驗(yàn)內(nèi)容為：金屬材料從表層到中心的組織、顯微組織狀態(tài)、晶粒度級(jí)別、碳化物網(wǎng)、表面缺陷深度、氧化層深度、腐蝕層深度、表面化學(xué)熱處理及鍍層厚度等。2.1.3缺陷或失效分析取樣：截取缺陷分析的試樣，應(yīng)包括零件的缺陷部分在內(nèi)；或在缺陷部分附近的正常部位取樣進(jìn)行比較。為此，通常檢驗(yàn)零件的最重要項(xiàng)目為表層顯微組織觀察和硬化層深度測(cè)定，應(yīng)橫向取樣；但緊固體的螺紋部分的滲層檢驗(yàn)需要縱向取樣。2.2金相檢驗(yàn)步驟：選樣金相切割機(jī)（或線切割機(jī)）取樣鑲嵌機(jī)加熱鑲嵌磨拋機(jī)磨光/拋光化學(xué)腐蝕（通常用4硝酸酒精溶

13、液）金相觀察/硬化層深度（或顯微硬度）測(cè)定出具檢驗(yàn)報(bào)告2.3取樣數(shù)量：通常連續(xù)式加熱爐（如網(wǎng)帶爐）：1件/4小時(shí)通常周期式加熱爐（如井式爐、箱式爐）：23件/爐（裝爐夾具不同部位）備注：（1）金相試樣以磨面面積小于400MM2，高度1520MM為宜。（2）試樣的制備過程中，部允許因受熱而導(dǎo)致組織變化，應(yīng)避免試樣邊緣出現(xiàn)圓角并防止改變斜截面試樣的角度。3、金相組織觀察于判別：3.1滲碳或碳氮共滲：3.1.1適用于08F、Q235AF、20、20Cr等低碳或低合金鋼的零件。3.1.2試樣應(yīng)從滲碳或碳氮共滲零件上切取。液可用于鋼件的材質(zhì)，熱處理狀態(tài)，有效厚度一致，避過經(jīng)同爐滲碳或碳氮共滲處理的試樣。

14、3.1.3薄層碳氮共滲件（層深0.3mm），表層碳含量應(yīng)不低于0.5，氮含量應(yīng)不低于0.1。薄層滲碳鋼件（層深0.3mm）表層碳含量應(yīng)不低于0.53.1.4滲層顯微組織評(píng)級(jí)在淬火狀態(tài)下進(jìn)行（放大倍率為400倍）。3.1.5針狀馬氏體級(jí)別及殘余奧氏體級(jí)別評(píng)定：當(dāng)滲層顯微組織主要為針狀馬氏體時(shí)，依據(jù)JB/T7710-1995標(biāo)準(zhǔn)圖譜共分15級(jí)，其中12級(jí)合格。3.1.6板條馬氏體級(jí)別評(píng)定：當(dāng)滲層顯微組織主要為板條馬氏體時(shí)，依據(jù)JB/T7710-1995標(biāo)準(zhǔn)圖譜共分15級(jí)，其中12級(jí)合格。3.1.7滲層（層深0.3mm）碳化物級(jí)別評(píng)定：依據(jù)NJ32684標(biāo)準(zhǔn)圖譜共分15級(jí)，其中13級(jí)合格。3.1.8

15、心部鐵素體級(jí)別評(píng)定：依據(jù)JB/T7710-1995標(biāo)準(zhǔn)圖譜共分15級(jí)，其中一般零件14級(jí)合格，重要零件13級(jí)合格。3.2滲氮或碳氮共滲（軟氮化）：3.2.1滲氮前調(diào)質(zhì)組織的檢驗(yàn)：3.2.1.1滲氮前調(diào)質(zhì)組織級(jí)別（對(duì)大工件可在表面2mm深度范圍內(nèi)檢查），依據(jù)GB/T113541989標(biāo)準(zhǔn)圖譜（放大倍率為500倍），回火索氏體中游離體素體數(shù)量共分15級(jí)，其中一般零件13級(jí)為合格，重要零件12級(jí)為合格。3.2.1.2滲氮零件的工作面部允許由脫碳層或粗大的回火索氏體組織。3.2.2試樣應(yīng)從滲碳零件上垂直于滲氮表面切取，也可用與零件的材料、處理?xiàng)l件、加工精度相同，并經(jīng)同爐滲氮處理的試樣；檢驗(yàn)部位應(yīng)具有代

16、表性，若檢查滲氮層脆性的試樣，表面粗糙度要求0.250.63mm，但不允許把化合物磨掉。3.2.2滲氮層脆性檢驗(yàn)：經(jīng)氣體滲氮的零件，必須進(jìn)行脆性的檢驗(yàn)。3.2.2.1依據(jù)GB/T113541989標(biāo)準(zhǔn)圖譜（放大倍率為100倍），滲氮層脆性級(jí)別按維氏硬度壓痕邊角碎裂程度共分1-5級(jí)，其中一般零件1-3級(jí)為合格，重要零件1-2級(jí)為合格。3.2.2.2檢驗(yàn)滲氮層脆性，采用維氏硬度計(jì)，試驗(yàn)力規(guī)定用98.07N（10kgf），加載必須緩慢（在59s內(nèi)完成），加載后停留510s，然后去載荷，同時(shí)，每制件至少測(cè)3點(diǎn)，其中2點(diǎn)以上處于相同級(jí)別時(shí)，才能定級(jí)，否則，需重新測(cè)定一次。如由特殊情況經(jīng)有關(guān)各方協(xié)商，亦可

17、采用49.03N（5kgf）或294.21N（30kgf）的試驗(yàn)力，但需按下表4的值換算。試驗(yàn)力（kgf）壓痕級(jí)別換算49.03（5）1234498.07（10）12345294.21（30）234553.2.2.3滲氮層脆性應(yīng)在零件工作部位或隨爐試件的表面檢驗(yàn)，對(duì)于滲氮后留由磨量的零件也可在磨去加工余量后表面上測(cè)定。3.2.3滲氮層疏松檢驗(yàn)：經(jīng)氮碳共滲（軟氮化）的零件，必須進(jìn)行疏松檢驗(yàn)。依據(jù)GB/T113541989標(biāo)準(zhǔn)圖譜（放大倍率為500倍）取其疏松最嚴(yán)重的部位，滲氮層疏松級(jí)別按表面化合物內(nèi)微孔的形狀、數(shù)量、密集程度共分15級(jí)，其中一般零件13級(jí)為合格，重要零件12級(jí)為合格。3.2.4滲

18、氮擴(kuò)散層中氮化物檢驗(yàn)：氣體滲氮的零件必須進(jìn)行氮化物檢驗(yàn)。依據(jù)GB/T113541989標(biāo)準(zhǔn)圖譜（放大倍率為500倍），去其組織中最差的部位，滲氮層中氮化物級(jí)別按情況共分15級(jí)，其中一般零件13級(jí)合格，重要零件12級(jí)為合格。3.3感應(yīng)淬火：3.3.1適用于中碳碳素鋼（如45鋼）和中碳合金鋼（如40Cr）的機(jī)械零件。3.3.2零件淬火后，表面不應(yīng)有裂紋，灼傷等缺陷。3.3.3零件經(jīng)淬火，低溫回火(200)，金相組織按GB/T56171985標(biāo)準(zhǔn)共分110級(jí)，規(guī)定如下：硬度下限55HRC時(shí)，37級(jí)為合格。硬度下限0.3mm的表面硬化層測(cè)定方法：從零件表面垂直方向測(cè)量到規(guī)定的某種顯微組織邊界的距離。測(cè)

19、定層深時(shí)，各種強(qiáng)化工藝所規(guī)定的特征組織，見下表5：強(qiáng)化工藝材料特征組織（體積分?jǐn)?shù)）感應(yīng)淬火碳鋼、合金鋼淬火后檢驗(yàn)，50M滲碳、碳氮共滲碳鋼、合金鋼退火太檢驗(yàn)，50F+P滲氮、氮碳共滲各種鋼鐵材料滲氮后或經(jīng)附加熱處理，心部組織4.1.2層深0.3mm的表面硬化層測(cè)定方法：從表面垂直方向測(cè)量到與基體金屬間的顯微組織沒有明顯變化處的距離，即總硬化層深度。4.2硬度法：4.2.1從零件表面垂直方向測(cè)量到規(guī)定的顯微硬度硬化層處的距離。測(cè)定層深時(shí)，各種強(qiáng)化工藝下有效硬化層評(píng)定的參數(shù)，見下表6：強(qiáng)化工藝有效硬化層界限硬度（HV）推薦試驗(yàn)力/N國家標(biāo)準(zhǔn)感應(yīng)淬火DS0.8HVMS9.8(4.9-49)GB561

20、7-1985滲C,CN共滲DC5509.8(4.9-49)GB9450-1988滲N,NC共滲（軟氮化）DN比基體硬度高502.94(1.96-19.6)GB11354-1989說明HVMS為技術(shù)要求規(guī)定的最低表面硬度 ( )內(nèi)的數(shù)值為允許試驗(yàn)力范圍4.2.2滲碳和碳氮共滲有效硬化層（DC）：4.2.2.1滲碳和碳氮共滲共滲有效硬化層（DC），經(jīng)熱處理至最終硬度值后，離表面三倍于有效硬化層處硬度小于450HV的零件，可采用比550HV大的界限硬度值（以25HV為一級(jí)）來測(cè)定有效硬化層深度。4.2.2.2滲碳或碳氮共滲淬火后，有效硬化層深度：從零件表面到維氏硬度值為550HV處的垂直距離。測(cè)定硬

21、度所采用的試驗(yàn)力為9.807N（1kgf）；特殊情況下，經(jīng)有關(guān)各方協(xié)議，也可采用4.903N（0.5kgf）范圍的試驗(yàn)力，或采用表面洛氏硬度計(jì)測(cè)定。4.2.2.3若采用其他試驗(yàn)力或其他界限硬度值時(shí)，則應(yīng)在字母DC后指明，如0.5DC49.03/515，表示采用49.03N（5kgf）的試驗(yàn)力測(cè)定，界限硬度值為515HV，滲碳層深度為0.5mm。4.2.3滲氮和氮碳共滲（軟氮化）有效硬化層（DN）：4.2.3.1從零件表面測(cè)至集體維氏硬度值高50HV處的垂直距離為滲氮層深度，對(duì)于滲氮層硬度變化很平緩的鋼件（如碳鋼或低碳低合金鋼制件），其滲氮層深度可以從試件表面沿垂直方向測(cè)至集體維氏硬度值高30H

22、V處。采用為適應(yīng)度，試驗(yàn)力規(guī)定為3.94N（0.3kgf）。備注：在3倍左右滲氮層深度的距離處所測(cè)得的硬度值（至少取3點(diǎn)平均）作為實(shí)測(cè)的基體硬度值。4.2.3.2當(dāng)滲氮層的深度與壓痕尺寸不合適時(shí)，可由有關(guān)各方協(xié)商，采用1.96N（0.2kgf）19.6N（2kgf）范圍內(nèi)的試驗(yàn)力，氮在HV后需注明：如HV0.2，表示用1.96N（0.2kgf）試驗(yàn)力。4.2.3.3若采用其他試驗(yàn)力或其他界限硬度值時(shí)，則應(yīng)在字母DN后指明，如0.25DN300HV0.5,表示界限硬度值為300HV,試驗(yàn)力為4.903N（0.5kgf）時(shí)，滲氮層深度為0.25mm。4.2.4感應(yīng)淬火有效硬化層（DS）：4.2.4.1從零件表面測(cè)至0.8HVMS維氏硬度值處的垂直距離為感應(yīng)淬火硬化層深度。4.2.4.2深度測(cè)量方法：零件經(jīng)淬火，低溫回火后，在維氏硬度試驗(yàn)機(jī)上用9.8N的試驗(yàn)力，在垂直于零件表面的年橫截面指定部位進(jìn)行測(cè)量。經(jīng)有關(guān)各方協(xié)議可以采用4.949N范圍的試驗(yàn)力，其測(cè)量方法按GB/T5617執(zhí)行。4.2.4.3若采用其他試驗(yàn)力或其他界限硬度值時(shí)，則應(yīng)在字母DS后指明，如DS4.9/0.9=0.6，表示采用4.9N（0.5kgf