(高清版)GB∕T 224-2019 鋼的脫碳層深度測定法

ICS77.040.99GB/T224—2019代替GB/T224—2008鋼的脫碳層深度測定法(ISO3887:2017,Steels—Determinationofthedepthofdecarburization,MOD)國家市場監(jiān)督管理總局中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會GB/T224—2019——增加了不同測量方法對應(yīng)脫碳層深度的精確位數(shù)(見第6章)。本標(biāo)準(zhǔn)與ISO3887:2017的技術(shù)性差異及其原因如下：●用修改采用國際標(biāo)準(zhǔn)的GB/T4340.1代替了ISO6507-1(見5.3.3);●用修改采國際標(biāo)準(zhǔn)用的GB/T18449.1代替了ISO4545-1(見5.3.3);●用等同采用國際標(biāo)準(zhǔn)的GB/T19502代替了ISO14707(見5.4.5.1);——增加了第4章“取樣”中大試樣“總檢測周長不小于35mm”的要求和取樣示意圖(見4.3及——增加了GCr15表面脫碳的金相組織(見圖A.3)。IⅡGB/T224—2019本標(biāo)準(zhǔn)所代替標(biāo)準(zhǔn)的歷次版本發(fā)布情況為：1GB/T224—2019鋼的脫碳層深度測定法GB/T4336碳素鋼和中低合金鋼多元素含量的測定火花放電原子發(fā)射光譜法(常規(guī)法)GB/T4340.1金屬材料維氏硬度試驗(yàn)第1部分：試驗(yàn)方法(GB/T4340.1—2009,ISO6507-1:2005,MOD)GB/T15247微束分析電子探針顯微分析測定鋼中碳含量的校正曲線法(GB/T15247—2008,ISO16592:2006,IDT)GB/T18449.1金屬材料努氏硬度試驗(yàn)第1部分：試驗(yàn)方法(GB/T18449.1—2009,ISO4545-1:2005,MOD)GB/T19502表面化學(xué)分析輝光放電發(fā)射光譜方法通則(GB/T19502—2004,ISO14707:2000,IDT)GB/T20126非合金鋼低碳含量的測定第2部分：感應(yīng)爐(經(jīng)預(yù)加熱)內(nèi)燃燒后紅外吸收法(GB/T20126—2006,ISO15349-2:1999,IDT)GB/T22368低合金鋼多元素含量的測定輝光放電原子發(fā)射光譜法(常規(guī)法)GB/T30067金相學(xué)術(shù)語totalcarboncontent—Infraredabsorptionmethodaftercombustioninaninductionfurnace)ISO14594微束分析電子探針顯微分析波長離散分光計(jì)實(shí)驗(yàn)參數(shù)的設(shè)定導(dǎo)則(Microbeamanalysis—Electronprobemicroanalysis—Guidelinesforthedeterminationofexperimentalparametersforwavelengthdispersivespectroscopy)3.1b)完全脫碳completedecarburization,也叫鐵素體脫碳層，試樣表層碳含量水平低于碳在鐵素2GB/T224—2019體中最大固溶度，只有鐵素體存在。注：b)中所描述的完全脫碳層只有鐵素體組織存在，應(yīng)用金相法測定。有效脫碳層深度depthoffunctionaldecarburization從試樣表面到規(guī)定的碳含量或硬度水平的點(diǎn)的距離，規(guī)定的碳含量或硬度水平應(yīng)以不因脫碳而影響使用性能為準(zhǔn)(例如：產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的碳含量最小值)。總脫碳層深度depthoftotaldecarburization從試樣表面到碳含量等于基體碳含量的那一點(diǎn)的距離，等于部分脫碳和完全脫碳之和。不同的脫碳帶見圖1。注：如果制品經(jīng)過滲碳處理，“基體”的定義由有關(guān)各方商定。允許的脫碳層深度將被列入產(chǎn)品技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中，或者由有關(guān)各方商定。說明：d?——部分脫碳層深度，單位為毫米(mm);a——產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的碳含量最小值；b——基體碳含量。注：不同脫碳類型的分界線如陰影帶所示，陰影帶寬度表示在測量過程中由于不確定度所產(chǎn)生的實(shí)際差異。圖1典型脫碳示意圖3GB/T224—20194取樣4.2試樣應(yīng)具有代表性。取樣數(shù)量和位置應(yīng)根據(jù)材料特性和供需雙方的協(xié)議確定。4.3試樣檢驗(yàn)面應(yīng)垂直于產(chǎn)品縱軸，如產(chǎn)品無縱軸，試樣檢驗(yàn)面的選取應(yīng)由有關(guān)各方商定。對于小尺寸樣品(如公稱直徑不大于25mm的圓鋼或邊長不大于20mm的方鋼)應(yīng)檢測整個周邊。對大尺寸樣品(如公稱直徑大于25mm的圓鋼或邊長大于20mm的方鋼),為保證取樣的代表性，可截取樣品同一截面的一個或幾個部位，且保證總檢測周長不小于35mm(參見圖2～圖4)。但不得選取多邊形產(chǎn)品切割面檢查面拋光面4GB/T224—2019切割面檢查面拋光面80mm<邊長≤150mm邊長>150mm切割面檢查面拋光面L≤25mmW≤12mmL>25mmW≤12mnO——根據(jù)長度L選做12mm<W≤80mmL/W>1A<12000mm2W>80mmL/W>1A>12000mm2A——鋼板或矩形試樣檢驗(yàn)面的面積。5GB/T224—20194.4化學(xué)分析試樣應(yīng)有足夠的長度以保證化學(xué)分析連續(xù)增加的車屑量，或者應(yīng)有足夠大的面積以滿足光譜分析的面積。5測定方法5.1總則5.1.1測定方法的選擇及其準(zhǔn)確度取決于產(chǎn)品的脫碳程度、顯微組織、碳含量以及部件的形狀。最終產(chǎn)品通常采用以下方法測量脫碳層深度：a)金相法(見5.2);b)顯微硬度法(見5.3),可以用維氏硬度或者努氏硬度；者輝光光譜法(見5.4.5)。5.1.25.1.1中的測定方法都有其應(yīng)用范圍，采用何種方法測定，由產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或雙方協(xié)議確定。未明確規(guī)定時采用金相法。本方法是在光學(xué)顯微鏡下觀察試樣從表面到基體隨著碳含量的變化而產(chǎn)生的組織變化，適用于具有退火或正火(鐵素體-珠光體)組織的鋼種，也可有條件的用于那些硬化、回火、軋制或鍛造狀態(tài)的產(chǎn)品。5.2.2試樣的制備定在夾持器內(nèi)。如果需要，被檢試樣表面可電鍍上一層金屬加以保護(hù)。推薦使用自動或半自動的制樣技術(shù)。通常用1.5%～4%的硝酸乙醇溶液或2%～5%的苦味酸乙醇溶液浸蝕、顯示鋼的組織。高合金球化退火的工具鋼脫碳深度可由腐蝕顏色變化來確定。借助于測微目鏡，或利用金相圖像分析系統(tǒng)觀察和定量測量從表面到其組織和基體組織已無區(qū)別的那一點(diǎn)的距離。放大倍數(shù)的選擇取決于脫碳層深度。如果需方?jīng)]有特殊規(guī)定，由檢測者選擇。建議使用能觀測到整個脫碳層的最大倍數(shù)。通常采用放大倍數(shù)為100倍。6最嚴(yán)重視場法是對每一試樣，在最深的均勻脫碳區(qū)的深度。定，至少四等份。在每一部分的結(jié)束位置測量最深處的脫碳層深度。以這些測量值(至少4個)的平均如果產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或技術(shù)協(xié)議沒有特殊規(guī)定，在測量時試樣中由于鋼材的缺陷造成的那些脫碳極深點(diǎn)有效脫碳層的測定方法同5.2.3.1。有效脫碳層的判斷由產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或有關(guān)各方協(xié)商確定。金相法測定脫碳層深度的典型組織照片示例參見附錄A。5.3顯微硬度法本方法是測量在試樣橫截面上沿垂直于表面方向上的顯微硬度值的分布梯度。止試樣的過熱。當(dāng)使用維氏硬度時，應(yīng)按GB/T4340.1規(guī)定進(jìn)行，當(dāng)使用努氏硬度時應(yīng)按GB/T18449.1規(guī)定執(zhí)行。可采用直線法(沿垂直于表面方向上，見圖5)或者斜線法(傾斜于表面方向上，見圖6)測量在試樣橫截面上的顯微硬度值的分布梯度。直線法適合測量大或者中等厚度的脫碳層，斜線法適合測量中等或者小厚度的脫碳層。在使用直線法時，顯微硬度可以交叉錯開打(之字法),以得到更小的間隔。在測試面上首先確定直線或者斜線位置，接著沿著直線或者斜線測顯微硬度，最后得出顯微硬度的深度各壓痕中心之間的距離應(yīng)不超過0.1mm,同時至少應(yīng)為壓痕對角線長度的2.5倍，符合GB/T4340.1或者GB/T18449.1的規(guī)定。在使用之字法時(見圖7),可以選擇2至5點(diǎn)作為起始點(diǎn)。起始點(diǎn)分布在寬度不超過1.5mm的帶7GB/T224—2019內(nèi)，同時這些點(diǎn)相互之間的間距應(yīng)滿足GB/T4340.1或者GB/T18449.1的規(guī)定。硬度測量從每個起始點(diǎn)開始沿著垂直于表面方向的直線進(jìn)行。所有直線的硬度值匯總作出一條硬度的深度曲線。8GB/T224—2019L,——第i個壓痕的測量距離。圖7之字法測量點(diǎn)的分布脫碳層深度規(guī)定為從表面到已達(dá)到所要求硬度值的那一點(diǎn)的距離(要把測量的分散性估計(jì)在內(nèi))。a)由試樣表面測至產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或技術(shù)協(xié)議規(guī)定的硬度值處；b)由試樣表面測至硬度值平穩(wěn)處；c)由試樣表面測至硬度值平穩(wěn)處的某一百分?jǐn)?shù)。采用何種測量界限由產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或雙方協(xié)議規(guī)定。5.4碳含量測定法本方法測定碳含量在垂直于試樣表面方向上的分布梯度。5.4.2化學(xué)分析法注2:本方法一般不適用于部分脫碳。應(yīng)清除氧化膜。收集每一層上剝?nèi)〉慕饘僭囆迹碐B/T20126或者ISO9556測定碳含量。總脫碳層深度測量從表面到碳含量達(dá)到規(guī)定數(shù)值的那一點(diǎn)的距離。如果碳含量數(shù)值沒有規(guī)定，則9GB/T224—2019測定終止點(diǎn)的碳含量應(yīng)在考慮了分析中的允許的波動余量之后，和產(chǎn)品的碳含量公稱范圍的最小值的差別不大于以下數(shù)值：本方法只適用于具有合適尺寸的平面試樣。將平面試樣逐層磨剝，每層間隔0.1mm,在每一層上按GB/T4336進(jìn)行碳含量的光譜測定。要設(shè)法使逐層的光譜火花放電區(qū)不重疊。本方法按照ISO14594和GB/T15247執(zhí)行。本方法適用于含有單一組織的淬回火鋼和球化退火鋼。碳含量在電子探針上用線分析測量。測量線應(yīng)垂直于試樣表面。碳含量的深度曲線從脫碳層表面一直到基體。脫碳層深度由碳含量的深度曲線測定?？偯撎紝由疃葴y定從表面到碳含量穩(wěn)定處。全脫碳層深度可以根據(jù)供需雙方協(xié)議，至少要在相互本方法按照GB/T19502和GB/T22368執(zhí)行。本方法適用于脫碳層深度不超過100μm,直徑在20mm～100mm的圓形試樣或者邊長在20mm～100mm的方形試樣。試樣的平面尺寸應(yīng)符合輝光光譜儀要求。使用合適的溶劑(分析純丙酮或者乙醇)沖洗試樣表面去除油或其他殘留物。沖洗過程中可使用濕的軟無紡布輕輕擦拭試樣表面。沖洗后可選用惰性氣體(氬氣或氮?dú)?或者清潔無油的壓縮空氣吹干試碳含量的深度曲線從試樣表面一直到基體碳含量穩(wěn)定處。脫碳層深度由碳含量的深度曲線測定。GB/T224—2019總脫碳層深度測定從表面到碳含量穩(wěn)定處，例如達(dá)到基體碳含量處?？偯撎紝由疃瓤梢愿鶕?jù)供需6試驗(yàn)報(bào)告試驗(yàn)報(bào)告應(yīng)包括以下內(nèi)容：a)試樣數(shù)量及取樣部位；b)如采用的不是金相最嚴(yán)重視場法的應(yīng)給出具體測定方法；c)脫碳層深度(以毫米表示),對輝光光譜法精確到小數(shù)點(diǎn)后三位，對電子探針法和金相法精確小數(shù)點(diǎn)后兩位。(資料性附錄)金相法測定脫碳層深度的典型組織照片示例金相法測定脫碳層時，具有退火或正火(鐵素體-珠光體)組織的鋼種一般來說，脫碳量取決于珠光體的減少量(見圖A.1);硬化組織或淬回火后的回火馬氏體組織由晶界鐵素體的變化來判定完全脫碳層(見圖A.2);球化退火組織可由表面碳化物明顯減少區(qū)(見圖A.3)或出現(xiàn)片狀珠光體區(qū)(見圖A.4)確定部分脫碳區(qū)。圖A.1～圖A.4中樣品均為2%