Page 22 - 理化检验-物理分册2022年第七期

冉 玲, 等: 渗碳和碳氮共渗淬火硬化层深度的测定精度影响因素

取决于检测人员的操作技能水平。因从事 CHD 检 2.2 机械加工方式对检测试样硬度的影响
测的人员都须经过专业培训, 2018 年和 2020 年, 笔 试样加工是检测前的一道工序, 是影响生产检
者单 位 实 验 室 通 过 NADCAP 显 微 硬 度 法 测 定 验效率和检测结果准确性的一个重要因素。机床加
CHD 国际比对试验, 比对结果如图 1 , 2 所示, 在所 工 [ 2-3 ] ( 线切割、 磨床等) 是 CHD 检测试样加工最常
有比对的 20 家实验室中, 处于中心较好的位置, 因 用的方式, 但经过长期的生产检验发现, 需将机床加

此实验室检测的显微硬度是准确的。 工的试样在初次磨制时需打磨掉 2~3mm , 并进行
腐蚀, 在确认其显微组织均匀后方可进行 CHD 检
测, 这种加工方式耗时长, 检测过程重复性大。为了
不增加检测难度, 尝试采用砂轮切割加工 [ 4 ] 试样, 并
有 A , B , C , D , E , F , G , H , I9 位检测人员对采用这几

种机械加工方式的试样进行 CHD 对比分析研究。
实验室以 3 种不同材料为例, 分析了不同的机
械加工方法对渗碳和碳氮共渗材料表面维氏硬度的
影响, 由于机械加工过程中的机械热作用和机械变
形, 故金属材料在经过机械加工后表面会形成不同
图 1 2018 年显微硬度法测定 CHD 国际比对试验结果
程度的硬化 [ 4-6 ] , 这一现象随机械加工的方法、 条件
的不同而有不同的变化。
2.2.1 砂轮切割加工对检测试样 CHD 的影响
选取3个试样, 使用砂轮切割机对其进行截取、 加

工。 1 试样经过砂轮切割后的平均厚度为24.90mm ;
#

2 试样经过砂轮切割后的平均厚度为24.02mm ; 3 试
#
#

样经过砂轮切割后的平均厚度为22.50mm 。 9位检测
人员分别对这3个试样进行磨抛, 在试样圆形端面每
间隔120° 进行硬度测试, 测试结果如图4所示, 由图4
图 2 2020 年显微硬度法测定 CHD 国际比对试验结果 可知: 硬度测试结果比较均匀。
#
同时, 实 验 室 选 取 8 位 检 测 人 员 使 用 国 际 比 1 试 样 经 过 再 次 磨 抛 后 的 平 均 厚 度 为

24.73mm , 磨掉了 0.17mm ; 2 试样经过再次磨抛
#
对试样进行了 CHD 校核试验。该比对试样 CHD
#

标准值为1.139mm , 良好值为0.998~1.280mm , 后的平均厚度为 23.89 mm , 磨掉了 0.13mm ; 3 试

警 戒 值 下 限 为 0.856 mm ,警 戒 值 上 限 为 样经过再次磨抛后的平均厚度为22.33mm , 磨掉了

1.421mm 。实验室 8 位检测人员的检测结果下限 0.17mm 。 9 位检测人员分别对再次磨抛后的 3 个
为 1.034mm , 警戒值上限为 1.124 mm , 警戒值平 试样进行硬度测试, 结果如图 5 所示。

均值为 1.080mm , 较 标 准 值 偏 低, 但 均 符 合 良 好 由图 5 可知: 3 个试样硬度测试结果与第一次

值, 达到 合 格 标 准。根 据 CHD 校 核 结 果, 实 验 室 硬度测试结果基本吻合, 数据稳定, 两次操作只需稍
检测人员对相同材料重复检测结果的一致性合格 作打磨就能进行测试, 两次 CHD 检测结果如表 1
( 见图 3 )。 所示。分析表明: 3 个试样经两次 CHD 检测, 结果

均满足 GB / T9450 — 2005 《 钢件渗碳淬火硬化层深

度的测定和校核》 中“ 两组平均数值之差 ≤0.1mm ,
则取它们的平均值作为淬硬层深度” 的要求, 说明
CHD 检测结果是正确的。
2.2.2 线切割加工对检测试样 CHD 的影响
采用线切割方法加工试样时, 试样必须在横截
面上切取, 而且要垂直于纵向。线切割原理是利用
连 续移动的细金属丝( 称为电极丝) 作为电极, 对工
图 3 检测人员测定 CHD 校核结果
6