大家看看这个渗碳淬火表面组织是如何形成的

孤鸿踏雪

aaron01 发表于 2013-2-22 15:15

                               
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我已收到快递，已经送实验室，先上两张宏观照片，恰逢周末，分析结果可能要到周一出了。

       不急，好饭不怕晚啊

吉祥如意

aaron01 发表于 2013-2-22 15:15

                               
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我已收到快递，已经送实验室，先上一张宏观照片，恰逢周末，分析结果可能要到周一出了。

做事的不急，看热闹的急。

aaron01

50倍照片：


100X照片：


200倍照片：


400倍照片：


1000倍照片：

aaron01

另外一张1000X照片：


这是初步结果，有点难以让人相信，真是这样的组织，过渡区的白区硬度750HV，黑区硬度680HV，现在我让实验室切去几毫米后重新测。

aaron01

表面白区里，没有碳化物，有少量残奥，似乎杨工的设备非马控制得很好哦，最表面很少非马组织。
我觉得是大晶粒，大家怎么看？似乎是碳、锰元素偏析引起的局部晶粒长大。

tom

从黑白区显微硬度来看，都在马氏体硬度范围，两者碳浓度有差异，白区高一点，但差别不是很大，而图片上咋会有这么大的对比呢？

aaron01

重新复检黑白过渡区的显微硬度，白区：738、739、744HV0.3，黑区：733、727、722HV0.3，几乎没什么差别。

aaron01

再传一组全部是50倍的齿顶部位照片，可看到这个是原材料的缺陷：





这个白区不仅仅出现在表面，我在齿顶部位也发现有带状的白区，而且白区深度已经远远超过渗层厚度，说明与渗碳无关了，和原材料的带状情况倒有一脉相承的迹象。

aaron01

我的判断是原材料出现带状锰元素偏析，由于锰是促进晶粒长大的元素，造成零件在渗碳时，富锰区出现异常晶粒长大，淬火后形成这样的大晶粒带。
要证实这一点的话，要用电子探针打微区的化学成分了，我这里没有这样的条件了。

cnszgong

非常感谢各位专家的精彩讨论，尤其要感谢杨工提供的资料和严工所做的分析。家里有这么多专家在热烈讨论问题。相信家里的人口会越来越多的。

cnszgong

渗碳钢中的化学元素Cr、Mn、 Mo、在局部地区聚集（偏析）都会造成这种现象。

aaron01

cnszgong 发表于 2013-2-22 18:58

                               
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非常感谢各位专家的精彩讨论，尤其要感谢杨工提供的资料和严工所做的分析。家里有这么多专家在热烈讨论问题 ...

龚工过奖了，以上分析只是我的一家之言，不一定准确的，金相我是半吊子，纸上谈兵，大家不要被我的猜测所误导，有不同意见尽管提。

aaron01

杨工的样看了之后让我很有感触，表面碳浓度控制得恰到好处，最难得的是表面非马组织控制，一定是有其秘诀的，看来我很有必要来趟济南，跟杨工取取经。
另外，建议杨工还是和老板谈下，显微镜还是应该要换个好点的，这个是实验室必须的东西。

吉祥如意

aaron01 发表于 2013-2-22 16:37

                               
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表面白区里，没有碳化物，有少量残奥，似乎杨工的设备非马控制得很好哦，最表面很少非马组织。
我觉得是大 ...

艾伦别太高兴了。咱们还没问杨工是什么材质呢，结论下得早了点。另外，第一次检测的显微硬度分布也说一下，这很重要。我建议明天上午10时，我们集中讨论。等杨工一起讨论。

吉祥如意

还有一点，如果怀疑是锰元素偏析的话。建议纵向做个夹杂物检验，应该发现有大量的硫化锰存在。

吉祥如意

aaron01 发表于 2013-2-22 16:32

                               
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另外一张1000X照片：

最后一张图1000倍的。中间有两块大的，一块小的灰色的像碳化物的东西。怀疑是共晶碳化物，请艾伦要再次确认，是否有碳化物存在。

吉祥如意

联想起前段时间，杨工出示过一张让大家讨论晶界氧化的图片。估计也是属于这一类的材料问题。

aaron01

吉祥如意 发表于 2013-2-22 20:30

                               
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艾伦别太高兴了。咱们还没问杨工是什么材质呢，结论下得早了点。另外，第一次检测的显微硬度分布也说一下 ...

尹工，欢迎提出不同意见，只是我现在已经离开公司回家，要下星期二才回公司，有什么数据需要补充，或者还要检测其他内容的，只好请您等等了，等我下周二回公司再继续探讨。

清淡

aaron01 发表于 2013-2-22 16:32

                               
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另外一张1000X照片：

低碳低合金渗碳淬火后也不是这样把？杨工怕应该说一下具体材料和工艺流程哦。

清淡

给我的感觉不像是低碳低合金渗碳淬火齿轮。我觉得到时很像中高碳合金钢调质后的高中频淬火组织。

aaron01

清淡 发表于 2013-2-22 21:08

                               
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低碳低合金渗碳淬火后也不是这样把？杨工怕应该说一下具体材料和工艺流程哦。 ...

你说的这个第二张1000倍的图，取的位置是黑白分界区的位置啊，在这个图最中间吉祥娃娃指出有块灰色的东西，疑似碳化物，我不觉得象碳化物，碳化物应该是白色，亮亮的，有凸起感，这个是否硫化物呢？
第一张1000倍照片是最表面的，残奥、针马很明显啊，怎么会不是渗碳组织呢？

清淡

aaron01 发表于 2013-2-22 21:17

                               
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你说的这个第二张1000倍的图，取的位置是黑白分界区的位置啊，在这个图最中间吉祥娃娃指出有块灰色的东西 ...

因为我以前也是做齿轮渗碳的，看到这样的边部组织甚感奇怪。可能是我少见多怪，见识面太少了。前辈你看我们以前的渗碳淬火的 边 心。但是我们的工艺是渗碳直接淬火。而用的最多的是渗碳直接淬火和渗碳缓冷后再加热淬火。而从杨工的样件看，我觉得都不太像。难道杨工的是渗碳后调质，再高中频淬火？没见过。所以我乱说不是低碳低合金，而是中高碳钢齿轮，调质后高中频淬火的组织。但是杨工那么明确的说是低碳低合金，我的推断也就不攻自破了。

aaron01

清淡 发表于 2013-2-22 21:34

                               
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因为我以前也是做齿轮渗碳的，看到这样的边部组织甚感奇怪。可能是我少见多怪，见识面太少了。前辈你看我 ...

腐蚀深浅问题，你的图腐蚀深了些，马氏体都成黑色的了。

清淡

aaron01 发表于 2013-2-22 21:45

                               
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腐蚀深浅问题，你的图腐蚀深了些，马氏体都成黑色的了。

不是太深，只是倍数是200的看不太出来。

落水残阳

清淡的的确是比艾伦的腐蚀的深。放大倍数再多也不会看到艾伦图片的效果

落水残阳

艾伦，渗碳层的晶界怎么出来的？硝酸酒精腐蚀？
为什么白区可见明显的晶界，黑区见不着？黑区和白区经历的热处理应该不一样。清淡说的很有可能，。
心部金相和硬度看了么？这个材料真的是低碳的么？会不会用错材料了。
看的金相应该是在棒料的横截面上，横截面上能看到带状偏析么？
那块灰色应该是硫化物夹杂，但是整体看上去并没有多少夹杂物。不存在MnS夹杂带状，貌似。
Mn的偏析，用特别的腐蚀剂，应该也能显示不同的颜色吧。回头找找。
晶界上有白色的东西，网碳？
白色区域虽然深入腹地，我认为仍然是渗碳层。即使同一块材料渗碳，也不会每个地方渗层深度都相同，可能有速渗区呢，也许。

我不懂渗碳，猜着玩的

吉祥如意

aaron01 发表于 2013-2-22 20:53

                               
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尹工，欢迎提出不同意见，只是我现在已经离开公司回家，要下星期二才回公司，有什么数据需要补充，或者还 ...

是的。要过元宵节啦，那么节日快乐！

aaron01

落水残阳 发表于 2013-2-23 01:23

                               
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艾伦，渗碳层的晶界怎么出来的？硝酸酒精腐蚀？
为什么白区可见明显的晶界，黑区见不着？黑区和白区经历的 ...

1、2%硝酸酒精浅腐蚀，我记得杨工有过另外一个帖子就是讨论的这个现象，浅腐蚀是可以把渗碳件表面组织的晶界腐蚀出来的。最表面白区的晶界里是否是碳化物要重新确认，即使是，也称不上网状，这是1000倍下哦。
2、建议你看下我在58帖帖出来的那几张50倍照片，在表面以下几毫米地方也发现白区！这个说明什么？渗碳可渗不到那么深的地方！上班后我再去拍几张那个位置的1000倍照片，再把距离测出来。
3、心部硬度匆匆忙忙来不及检了，不过硬化层深检了，1.02mm，没有再往里打硬度，心部组织是板条马氏体为主，符合低碳合金钢特征，淬透性还蛮好的。

吉祥如意

落水残阳 发表于 2013-2-23 01:23

                               
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艾伦，渗碳层的晶界怎么出来的？硝酸酒精腐蚀？
为什么白区可见明显的晶界，黑区见不着？黑区和白区经历的 ...

方向没错。艾伦是纵向取的样。

吉祥如意

400倍图片：存在碳化物无可置疑的。

清淡

落水残阳 发表于 2013-2-23 01:15

                               
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清淡的的确是比艾伦的腐蚀的深。放大倍数再多也不会看到艾伦图片的效果

有时候我不知道怎么解释了，合金成份和回火时间啊！

aaron01

对于62贴的齿顶部位的图片，昨天又进行了复检，再传几张照片上来:
50X照片，显示的距表面距离：


400X照片，带状异常晶粒（起始处）：


400X照片，1.1mm处的异常晶粒：


400X照片，1.3mm处的异常晶粒：


菜上好了，大家开吃吧

aaron01

吉祥如意 发表于 2013-2-23 11:57

                               
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400倍图片：存在碳化物无可置疑的。

今天又对齿顶和齿节圆处表面组织进行了检测，确实如娃娃所说，在齿顶和节圆处分别发现碳化物，不过齿根处没有。
齿顶400X：


齿顶1000X：


节圆400X：


节圆1000X：

Adam

aaron01 发表于 2013-2-27 10:17

                               
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今天又对齿顶和齿节圆处表面组织进行了检测，确实如娃娃所说，在齿顶和节圆处分别发现碳化物，不过齿根处 ...

碳化物够呛，
估计设备也出问题了
一般的工艺出不了碳化物

tom

Adam 发表于 2013-2-27 10:27

                               
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碳化物够呛，
估计设备也出问题了
一般的工艺出不了碳化物

一般的工艺会有碳化物存在，我司的齿轮碳化物总在1-2级，我想只要控制在3级以内问题不大。

aaron01

tom 发表于 2013-2-27 10:47

                               
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一般的工艺会有碳化物存在，我司的齿轮碳化物总在1-2级，我想只要控制在3级以内问题不大。 ...

tom，这个齿顶400X的照片，按照QC/T 262-1999评级的话，该评到几级？

tom

aaron01 发表于 2013-2-27 11:01

                               
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tom，这个齿顶400X的照片，按照QC/T 262-1999评级的话，该评到几级？

如果按照GBT25744-2010，关于碳化物我个人评2级。

tom

按照QC/T 262-1999似乎可以评2-3级

Adam

碳化物的形状、分布不理想，1000X很清楚有网状了，如果这种组织常出现的话，
肯定是不行的。
首先要确定是设备的不稳定还是工艺定的不合理
一般碳化物问题除了裂纹外最大的渗碳问题，几乎和变形齐名

tom

Adam 发表于 2013-2-27 12:25

                               
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碳化物的形状、分布不理想，1000X很清楚有网状了，如果这种组织常出现的话，
肯定是不行的。
首先要确定是 ...

黑区也有碳化物，但好很多，几乎可以评定为碳化物1级，白区碳化物多了很多，所以前面专家说的合金元素在此区域偏聚是有道理的，另外，评级都在400倍放大倍数。
碳化物产生机理是表面碳浓度过高超过该温度奥氏体溶碳能力，析出后继续长大以致在显微镜下能观察到。所以控制表面碳浓度是关键，强渗碳时、扩散碳势都不宜过高，也加强扩散效果（强扩比、扩散温度等参数，同时考虑生产效率问题、设备能力），根据碳化物析出理论，扩散后降温淬火，奥氏体溶碳能力必然降低，会出现析出现象，所以不降温高温淬火是一个有效方法，当然，必须考虑到零件变形要求。
淬火阶段，冷速如果达不到临界冷速，得不到过饱和的马氏体，同样会有碳化物析出，另外对于低碳高合金钢，如果有高温回火重新加热淬火工序，马氏体还会继续析出碳化物，重新加热如果温度不足够高，要想没碳化物不太现实。所以对于一般的工艺，我认为会有碳化物存在。
——与你探讨

吉祥如意

aaron01 发表于 2013-2-27 10:17

                               
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今天又对齿顶和齿节圆处表面组织进行了检测，确实如娃娃所说，在齿顶和节圆处分别发现碳化物，不过齿根处 ...

有个问题与你商榷一下：碳化物距表面分布的深度没说。碳化物按标准评级3级是合理的。

吉祥如意

孤鸿踏雪 发表于 2013-2-22 15:21

                               
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不急，好饭不怕晚啊

还是要与你讨论：1.你处的材料确实有点不保险；2.渗碳淬火工艺很好；3.原因比较明确，合金元素偏析严重。此种情况，想知道你处会怎样处理；后续加工是否会发生裂纹；5.准备采取什么防止措施。

aaron01

吉祥如意 发表于 2013-2-27 15:55

                               
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有个问题与你商榷一下：碳化物距表面分布的深度没说。碳化物按标准评级3级是合理的。 ...

确实如TOM所说，黑区几乎看不到碳化物，白区在最表面有，深度有的地方深，有的地方浅，从50X照片可以看到，有的地方白区深，有的地方白区很浅，几乎没有。

吉祥如意

aaron01 发表于 2013-2-27 16:07

                               
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确实如TOM所说，黑区几乎看不到碳化物，白区在最表面有，深度有的地方深，有的地方浅，从50X照片可以看到 ...

黑区是有的，但无关疼痒。

Adam

tom 发表于 2013-2-27 15:44

                               
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黑区也有碳化物，但好很多，几乎可以评定为碳化物1级，白区碳化物多了很多，所以前面专家说的合金元素在 ...

你所列的有一些都是非正常下的
一般都会在1级，如果是2级常有，那么设备稍有波动就可能会稍差
应该要保证99.95%在1级，那么风险会比较小

我现在的单位，就有一次，烧炭后员工没有按流程处理，碳势有较大的偏差，导致出现碳化物

tom

Adam 发表于 2013-2-27 17:20

                               
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你所列的有一些都是非正常下的
一般都会在1级，如果是2级常有，那么设备稍有波动就可能会稍差
应该要保 ...

那么，技术要求规定的三级以下还不甚合理？

孤鸿踏雪

aaron01 发表于 2013-2-27 10:17

                               
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今天又对齿顶和齿节圆处表面组织进行了检测，确实如娃娃所说，在齿顶和节圆处分别发现碳化物，不过齿根处 ...

     齿顶是易形成碳化物的部位，加上这个齿轮的轮齿也比较尖锐，所以，在齿顶有碳化物似乎可以理解，但节园处有碳化物就难以理解了

孤鸿踏雪

tom 发表于 2013-2-27 11:21

                               
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按照QC/T 262-1999似乎可以评2-3级

    齿顶角碳化物3级也是合格的，但问题是非齿顶位置竟然聚集这么多碳化物，不可思议

aaron01

孤鸿踏雪 发表于 2013-2-27 18:03

                               
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齿顶角碳化物3级也是合格的，但问题是非齿顶位置竟然聚集这么多碳化物，不可思议 ...

所以我有点怀疑铬偏析，铬是缩小奥氏体区元素，同样的表面碳浓度富铬区容易析出碳化物。

aaron01

孤鸿踏雪 发表于 2013-2-27 18:01

                               
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齿顶是易形成碳化物的部位，加上这个齿轮的轮齿也比较尖锐，所以，在齿顶有碳化物似乎可以理解，但 ...

杨工，这个样和尸体还要寄还给你吗？