一种检验20Cr2Ni4A钢制零件氰化质量的试验方法与流程

本发明属于化学热处理工艺技术领域，涉及一种检验20cr2ni4a钢制零件氰化质量的试验方法。

背景技术：

氰化是提高钢制零件强度、抗疲劳、耐磨、耐蚀等性能的一种重要化学热处理工艺方法，20cr2ni4a钢制零件氰化后经常用于装甲车辆齿轮、轴类等关重零件，氰化工艺流程为碳氮共渗加淬火加低温回火，氰化后的渗层质量是保证零件安全使用的重要指标，金相检验作为氰化质量检验的重要手段之一，可以快速准确检验渗层金相组织，以监控零件的热处理质量并保证其使用性能。

从零件的力学性能、疲劳寿命和金相组织三者的关系分析，金相组织的优劣尤其是碳氮化合物的数量、分布形态、深度和渗层基体中马氏体针的长短决定了零件渗层性能的好坏和疲劳寿命的长短，因而，通过检查钢制零件氰化后渗层的金相组织来反应性能情况是一种捷径，时间短，成本低，原因准，可以通过随炉金相试样或本体金相检验来进行，但目前缺少能够反应热处理工艺执行情况的金相检验标准。

基于上述情况，2008年从事该工作的专业技术人员成立了“军品齿轮钢渗层(碳氮共渗)组织及工艺研究”科研项目组，项目编号z2008-18，在无适合装甲车辆的有关国家及行业标准检验方法的情况下，力图找到一种能够准确快捷地判断钢材热处理质量及其疲劳寿命的试验方法，并且可操作性强，能够在20cr2ni4a钢制零件氰化后的生产检验、工序检验、材料科研及失效分析等领域中得到应用。

技术实现要素：

(一)发明目的

本发明的目的是：提供一种检验20cr2ni4a钢制零件氰化质量的试验方法，能够准确快捷地判断钢材热处理质量。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种检验20cr2ni4a钢制零件氰化质量的试验方法，其包括以下步骤：

s1.将被检验试样垂直于渗层剖开，磨制抛光后经2％～5％硝酸酒精水溶液室温浸蚀2s～5s，在光学金相显微镜下观察，放大倍数为400×，标准视场直径为80mm；

s2.评级时，首先观察试样或零件的整个受检面，以70％以上视场作为评定依据；当渗层中存在连续粗大网状化合物、短粗断续网状化合物、超过一定深度的断续网或带状化合物、壳状化合物、带状化合物、珊瑚状化合物、马氏体针粗大的不合格组织时，以其中最严重视场作为评定依据；

s3.评级采用比较法，对照评级标准，进行渗层金相组织级别的评定和判定。

其中，所述步骤s3中，评级标准设置有12个。

其中，所述步骤s3中，1级标准为：合格下限，渗层组织为：少量弥散分布的细小碳氮化合物或无碳氮化合物，对应的工艺情况为：氨气通量偏低。

其中，所述步骤s3中，2级标准为：合格下限，渗层组织为：分散分布的粒状碳氮化合物，对应的工艺情况为：共渗温度偏低。

其中，所述步骤s3中，3级标准为：最佳，渗层组织为：密集排列的粒状碳氮化合物，对应的工艺情况为：正常。

其中，所述步骤s3中，4级标准有两种情况，4a级：合格，4b级：不合格，渗层组织为：较细而断续的网状碳氮化合物，4a级的网状深度≤0.17mm，4b级的网状深度＞0.17mm，对应的工艺情况为：共渗温度高、煤油滴入量多。

其中，所述步骤s3中，5级标准有两种情况，5a级：合格，5b级：不合格，渗层组织为：较粗而断续的网状碳氮化合物，5a级的网状深度≤0.10mm，5b级的网状深度＞0.10mm，对应的工艺情况为：氨气通量高、共渗温度高。

其中，所述步骤s3中，6级标准为：不合格，渗层组织为：连续的粗大网状碳氮化合物沿原奥氏体晶界分布，对应的工艺情况为：共渗温度过高、表层较深脱碳层。

其中，所述步骤s3中，7级标准有两种情况，7a级：合格，7b级：不合格，渗层组织为：堆集成带状、壳状、珊瑚状碳氮化合物，7a级的带状深度≤0.02mm，7b级的带状深度＞0.02mm，对应的工艺情况为：共渗温度低。

其中，所述步骤s3中，8级标准有两种情况，8a级：合格，8b级：不合格，渗层组织为：马氏体针粗大，8a级的马氏体针长度≤0.05mm，8b级的马氏体针长度＞0.05mm，对应的工艺情况为：原材料组织粗大。

(三)有益效果

上述技术方案所提供的检验20cr2ni4a钢制零件氰化质量的试验方法，可操作性强，能够在20cr2ni4a钢制零件氰化后的生产检验、工序检验、材料科研及失效分析等领域中得到应用。

附图说明

图1至图8为检验20cr2ni4a钢制零件氰化质量的8个标准评级图片。

具体实施方式

为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

本发明试验方法是将20cr2ni4a钢制零件氰化淬火加低温回火后的渗层金相组织分成12个级别，分别制作成8个标准评级图片，并确定评级和判定原则，检验时只需将被检验的组织与标准评级图片比对，即可确定其组织类型及合格与否。具体步骤如下：

1.将被检验试样垂直于渗层剖开，磨制抛光后经2～5％硝酸酒精水溶液室温浸蚀2～5s，在光学金相显微镜下观察，放大倍数为400×，标准视场直径为80mm。

2.评级时，首先观察试样或零件的整个受检面，以大多数视场作为评定依据；当渗层中存在连续粗大网状化合物、短粗断续网状化合物、超过一定深度的断续网或带状化合物、壳状化合物、带状化合物、珊瑚状化合物、马氏体针粗大等不合格组织时，以其中最严重视场作为评定依据。

3.评级采用比较法，对照表1进行渗层金相组织级别的评定和判定。

表1氰化渗层组织评级说明

试验原理：

根据20cr2ni4a钢制零件氰化即碳氮共渗原理及主要影响因素，确定不同的氰化工艺，得到相应的渗层组织，分析其组织状态、硬度、冲击性能、旋转弯曲疲劳性能、断口形貌及其之间的关系，确定评级和判定原则，制作评级图片。

由以上技术方案可以看出，采用本发明专利的试验方法进行试验，可在短时间内准确判定20cr2ni4a钢制零件氰化处理后的组织类型及合格与否，以便更好地控制工艺，分类处理非优质品，正确返工，避免不合格品及次品流入下道工序甚至装车所带来的各种费用，可应用于各种车型20cr2ni4a钢制氰化零件的生产检验、工序检验、失效分析、产品故障分析、工艺科研试验等，提高生产效率，降低成本，为设计、工艺、质量部门提供准确、快速和有建设性的意见，同时填补该项技术空白。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。