钢的脱碳层深度测定法 GB/T 224-2019标准

钢的脱碳层深度测定方法 GB/T 224-2019 标准解析

GB/T 224-2019《钢的脱碳层深度测定方法》 是中国国家标准，用于测定钢材在热处理或热加工过程中因碳元素流失而形成的脱碳层深度。该标准适用于碳钢、合金钢等材料，涵盖金相法、硬度法、化学分析法等多种检测手段。

1. 标准适用范围

• 适用材料：

• 碳素钢、合金钢（不适用于不锈钢、铸铁等）。

• 脱碳类型：

• 全脱碳层：完全无碳（铁素体组织）。

• 部分脱碳层：碳含量降低（铁素体+珠光体混合组织）。

• 检测目标：

• 测定脱碳层总深度（全脱碳层+部分脱碳层）。

2. 试样制备

（1）取样要求

• 取样位置：

• 热轧/锻件：表面至心部纵向截面。

• 线材/板材：横截面。

• 取样方向：

• 垂直于脱碳面（确保测量Zui大脱碳深度）。

（2）制样方法

• 切割：避免过热（慢速切割或冷切割）。

• 镶嵌（可选）：小试样可用树脂镶嵌。

• 研磨抛光：

• 依次用SiC砂纸（180#→2000#）研磨。

• Zui终抛光至镜面（无划痕）。

• 腐蚀（金相法）：

• 常用 4%硝酸酒精溶液 或 酒精溶液（显示珠光体/铁素体对比）。

3. 测定方法

（1）金相法（Zui常用）

• 原理：通过显微镜观察脱碳层与基体的组织差异。

• 步骤：

1. 在100×~500×显微镜下找到脱碳层边界。

2. 测量 全脱碳层（纯铁素体区） 和 部分脱碳层（铁素体+珠光体过渡区）。

3. 脱碳层总深度 = 全脱碳层 + 部分脱碳层。

• 判定标准：

• 脱碳层深度以 微米（μm）或毫米（mm） 表示，至0.01mm。

（2）硬度法

• 原理：脱碳层硬度低于基体，通过显微硬度（HV）变化确定边界。

• 步骤：

1. 从表面向心部间隔打硬度（如每0.1mm一点）。

2. 硬度降至 基体硬度的90% 时视为脱碳层边界。

• 适用场景：

• 高碳钢、淬火态试样（组织对比不明显时）。

（3）化学分析法（较少用）

• 原理：逐层剥蚀并测定碳含量，适用于科研或高精度需求。

• 缺点：破坏试样，操作复杂。

4. 测量设备要求

5. 试验报告内容

• 必填信息：

• 材料牌号、热处理状态、取样位置。

• 检测方法（金相/硬度/化学法）。

• 脱碳层深度（全脱碳+部分脱碳，单位mm）。

• 金相照片（标注脱碳层边界）。

• 可选数据：

• 硬度梯度曲线（硬度法）。

6. 注意事项

• 制样影响：

• 抛光过度可能导致假象（如“伪脱碳”），需控制腐蚀时间。

• 组织干扰：

• 球化退火钢的脱碳层易误判，需结合硬度法验证。

• 边缘效应：

• 试样边缘脱碳可能更深，需多点测量取平均值。

7. 与其他标准对比

8. 典型应用

• 轴承钢：控制脱碳层≤0.05mm，避免疲劳寿命下降。

• 弹簧钢：脱碳层影响弹性极限，需严格检测。

• 锻件验收：根据GB/T 12361判定脱碳是否超标。

9. 常见问题及解决方案

• Q：脱碳层边界模糊？

• 改用 深腐蚀 或 偏振光显微镜 增强对比度。

• Q：硬度法数据与金相法不符？

• 检查硬度载荷是否合适（高碳钢建议HV0.3）。

• Q：脱碳层深度超差？

• 优化热处理工艺（如降低加热温度或采用保护气氛）。