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第四节钢铁材料渗层深度测定及组织检验

一、渗碳层检测

钢的渗碳层检测包括渗碳层深度测定和渗碳层组织检验。

渗碳层深度检测方法有金相法、硬度法、断口法、剥层化学分析法，其中硬度法是仲

裁方法。

（一）金相法

一般来说，以过共析层+共析层+（1/2）亚共析过渡层之和作为总渗碳层深度，常用

于碳钢；以过共析层+共析层+亚共析过渡层之和作为总渗碳层深度，常用于合金渗碳钢。

以上两种试样应为退火状态。

（二）硬度法

硬度法是从试样边缘起测量显微硬度分布的方法。执行标准为GB/T9450-2005《钢件

渗碳淬火有效硬化层深度的测定与校核》和GB/T9451-2005《钢件薄表面总硬化层深度或

有效硬化层深度的测定》。

被检测试样应在渗碳、淬火后采用维氏硬度试验方法进行，淬硬层深度是指从零件表

面到维氏硬度值为550HV1处的垂直距离。渗碳层的深度就是渗碳淬火硬化层深度，用

CHD表示，单位为mm，如CHD=0.8mm；测定维氏硬度时试验力为1kg（）；

硬度测试应在最终热处理后的试样横截面上进行。测试时，一般宽度在1.5mm的范围

内，垂直于渗碳层表面沿着两条平行线呈之字形打压痕，在一条直线上两相邻压痕的距离

S不小于压痕对角线的倍，两条直线上相错位的压痕间距不应超过0.1mm。测量压痕中心

至试样表面的距离精度应在±μm的范围内，每个压痕对角线的测量精度应在±μm以内。

在适当条件下，可使用至HV1的试验力进行试验，并在足够的放大倍数下测量压痕。

测试时至少应在两条硬化线上进行，并绘制出每条线的硬度分布曲线（硬度值为纵坐标，

至表面的距离为横坐标），用图解法分别确定硬度值为550HV处至表面的距离，如果两数

值的差≤0.1mm，则取二者的平均值作为淬硬层深度，否则应重复试验。

上述方法适用于渗碳和碳氮共渗淬火硬化层，距表面3倍于硬化层深度处硬度值小于

450HV且硬化层深度大于0.3mm的零件。经协议各方协商，对于距表面3倍于硬化层深

度处硬度大于450HV的钢件，可以选择硬度值大于550HV（以25HV为一级）的某一特

定值作为界限硬度；可以使用其它维氏硬度载荷；也可以使用努氏硬度。

对于硬化层深度小于0.3mm的钢铁零件，可用显微硬度法和显微组织测量法测量总

硬化层深度或有效硬化层深度。具体执行标准为GB/T9451-2005《钢件薄表面总硬化层深

度或有效硬化层深度的测定》。

（三）断口法

断口法是在圆形试棒上开一环形缺口，随炉渗碳后出炉直接淬火，打断后观察断口，

灰色纤维状部分为未渗碳部分，而渗碳部分则呈白色瓷状，用读数显微镜测其深度。

（四）试样剥层定碳分析法

取渗碳随炉的试棒，每0.05mm剥一层进行定碳分析。这种方法较繁锁，但可以准确

测定渗碳层的碳浓度分布，常用于调试工艺。

根据渗碳件处理工艺，检测各层组织。

二、渗氮层检测

依据标准为GB/T11354-2005《钢铁零件渗氮层深度测定和金相组织评定》。

（一）渗氮层深度的测定

渗氮层深度的测定方法有硬度法和金相法，其中硬度法是仲裁方法。

1.硬度法

被检测试样应在渗氮后采用维氏硬度试验方法进行，测定维氏硬度时试验力规定为

（），从试样表面沿垂直方向测至比基体维氏硬度值高50HV处的距离为渗氮层深度。基

体硬度是指在距表面3倍左右渗氮层深度的位置并至少取3点平均所测得的硬度。

渗氮层深度用D表示，以毫米计，取小数点后两位。如（），表示界限硬度为300HV，

N

试验力为（）时，渗氮层深度为0.25mm。试验力为时HV后面的数字可省略。

以下二种情况特殊规定：

（1）对于渗氮层硬度变化很平缓的钢件，渗氮层深度可以从试样表面沿垂直方向测

至比基体维氏硬度值高30HV处；

（2）当渗氮层的深度与压痕尺寸不适合时，可以协商采用（）—（2kgf）范围的试验

力，但须在HV下角标注明，如，表示用（）试验力。

2.金相法

垂直渗氮层制备试样，放大100倍下进行（必要时也可以采用其它放大倍