CN102901708A - 一种检查钢件渗碳表面加工缺陷的化学方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于钢件渗碳表面加工缺陷检查领域，特别涉及一种检查钢件渗碳表面加工缺陷的化学方法，具体操作方法为：预处理采用先水基除油，然后进行碱性阳极处理和硫酸阳极腐蚀以去除表面氧化物获得洁净的表面，然后进行硝酸腐蚀，硝酸腐蚀后，渗碳表面颜色呈灰色，缺陷存在部位呈现不同的颜色和形态，从而清晰的显示出在渗碳及磨削过程中产生的渗碳层软化、再硬化、碳化软点、脱碳、磨削痕迹或划伤、裂纹、锈蚀等缺陷。采用本发明可将零件有渗碳层和无渗碳层的表面同时入槽，且无渗碳层部位无需绝缘保护，可确保渗碳层部位缺陷清晰显示，其他部位又不会产生过腐蚀现象，并且能够直接在零件上进行宏观检查，更有效的对产品质量进行了监控。
Description
技术领域
本发明属于钢件渗碳表面加工缺陷检查领域，特别涉及一种检查钢件渗碳表面加工缺陷的化学方法。
背景技术
钢铁零件在使用过程中，为了满足某一部位对硬度的要求，采用渗碳处理，以增加钢件表层的含碳量，并经适当的热处理后，使得表层具有高的硬度、耐磨性和接触疲劳强度。但是在渗碳过程中、以及在后续对渗碳表面加工中会产生影响渗碳质量的缺陷，这些缺陷在生产和应用中危害极大，严重地影响零件的使用寿命。能够准确显示渗碳、磨削加工中产生的缺陷，对产品适量进行监控，直接影响着产品的使用安全。特别是对于在高速运转条件下的航空发动机部件，保证其安全性和可靠性显得尤为重要。所加工的零件其某一部位有渗碳层，由于零件结构复杂，在加工过程中，有渗碳层的部位和无渗碳层的部位需要同时入槽处理，既要保证渗碳层部位缺陷清晰显示，其他部位又不能产生腐蚀现象。目前，对于渗碳表面的缺陷检查，采取在试样上进行金相检查的方式，不仅操作周期长，而且不能对零件加工过程产生的缺陷进行宏观检查。
发明内容
本发明针对现有技术存在的不足，提供了一种检查钢件渗碳表面加工缺陷的化学方法，通过缺陷部位与正常部位的颜色不同，可以更加清晰、可靠地判断出零件因渗碳或磨削加工原因造成的渗碳层软化、再硬化、碳化软点、脱碳、磨削痕迹或划伤、裂纹、锈蚀等缺陷。具体操作方法如下：
（1）水基除油：采用浓度为30~50g/L 的Turco4215除油，用量为20~60kg，工作温度为50~60℃，工作时间为5~10min；
（2）水洗工序：室温下用流动水清洗10~30s，并开启喷淋装置，用水枪冲洗零件，以去除残留的溶液痕迹，零件不出现锈蚀现象；
（3）水膜检查：沥干5~20s后检查水膜，水膜检查时间为20~30s；
（4）阳极清理：零件作为阳极，槽体作为阴极，溶液组成是浓度为50~100g/L的氢氧化钠溶液40~120kg和浓度为50~100g/L的添加剂RR40 40~120kg，采用恒压电源，电压为6~12V，工作时间1~5min；用流动水清洗10~30s；
（5）硫酸腐蚀：零件作为阳极，槽体作为阴极，采用浓度为880~920g/L的硫酸溶液800~1350L腐蚀，工作温度为10~20℃，采用恒压电源，电压为7.5~10V，工作时间15~30s；用流动水清洗10~30s；
（6）中和：为防止零件锈蚀，必须去除零件表面残留的酸液，采用浓度为25~35g/L的硅酸钠溶液800~1350L，中和时间10~30s；用流动水清洗10~30s；
（7）硝酸腐蚀：采用浓度为4.5~5.5g/L的硝酸溶液800~1350L进行腐蚀，腐蚀时间5~30s；用流动水清洗10~30s；
（8）中和：为防止零件锈蚀，必须去除零件表面残留的酸液，采用浓度为25~35g/L的硅酸钠溶液800~1350L，中和时间10~30s；用流动水清洗10~30s；
（9）浸热脱水油：采用1200L脱水油120D和25L添加剂6375的混合溶液进行脱水，温度控制在100~105℃，时间大于5min；
（10）检查结果：沥干冷却后进行检验，渗碳表面颜色呈灰色，缺陷存在部位呈现不同的颜色和形态。
其中，所述的步骤（3）水膜检查中，要检查水膜是否连续，如有破膜现象重新进行水基除油工序。
所述的步骤（9）浸热脱水油中，要上下反复移动零件，保证不产生气泡，在热脱水油工序后，要检查零件表面有无水珠残留，若有水珠残留，用滤纸或吸油纸将残留水珠去除，然后重新进行热脱水油工序。
本发明的有益效果在于：
1、采用本发明提供的水基除油、阳极清理、硫酸腐蚀前处理工艺，对渗碳表面氧化物有效清除，使得经硝酸腐蚀后能够清晰显示缺陷部位。
2、采用本发明可将零件有渗碳层和无渗碳层的表面同时入槽，且无渗碳层部位无需绝缘保护，可确保渗碳层部位缺陷清晰显示，其他部位又不会产生过腐蚀现象。
3、采用本发明能够准确显示渗碳表面热处理及磨削加工中产生的渗碳层软化、再硬化、碳化软点、脱碳、磨削痕迹或划伤、裂纹、锈蚀等缺陷，能够直接在零件上进行宏观检查，更有效的对产品质量进行了监控。
附图说明
图1为本发明的工艺方法流程图；
图2为采用本发明的方法加工后显现的碳化软点缺陷图；
图3为采用本发明的方法加工后显现的再硬化缺陷图；
图4为采用本发明的方法加工后显现的锈蚀缺陷图。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
某内轴承环零件，其轴承环部位为渗碳表面，其余表面无渗碳层，采用本发明对其渗碳表面加工缺陷进行宏观检查，按以下步骤进行：
（1）水基除油：采用浓度为36 g/L 的Turco4215除油，用量为28.8kg，溶液温度为55℃；
（2）进行水洗工序时，室温下用流动水清洗10s，并开启喷淋装置，用水枪冲洗零件，以去除残留的溶液痕迹，零件不出现锈蚀现象；
（3）水膜检查：沥干5s检查水膜，水膜检查时间为20s，水膜连续；
（4）阳极清理：零件作为阳极，槽体作为阴极，溶液组成是浓度为45 g/L的氢氧化钠溶液52kg和浓度为40g/L的添加剂RR40 52kg，采用恒压电源，电压为8V，工作时间2min；用流动水清洗10s；
（5）硫酸腐蚀：零件作为阳极，槽体作为阴极，采用浓度为890 g/L的硫酸溶液800L腐蚀，温度为10℃，采用恒压电源，电压为7.5V，工作时间15s；用流动水清洗10s；
（6）中和：为防止零件锈蚀，必须去除零件表面残留的酸液，采用浓度为32 g/L的硅酸钠溶液800L，中和时间10s；用流动水清洗10s；
（7）硝酸腐蚀：采用浓度为5.1 g/L的硝酸溶液800L进行腐蚀，腐蚀时间7s；用流动水清洗10s；
（8）中和：为防止零件锈蚀，必须去除零件表面残留的酸液，采用浓度为32 g/L的硅酸钠溶液800L，中和时间10s；用流动水清洗10s；
（9）浸热脱水油：采用1200L脱水油120D和25L添加剂6375的混合溶液进行脱水，温度控制在103℃，时间7min，在进行热脱水油工序时，上下反复移动零件，保证不产生气泡；热脱水油工序后，检查零件表面有无水珠残留。
进行完硝酸腐蚀和浸热脱水油后，经检查渗碳表面背景颜色呈灰色，可以清晰的显示出在渗碳过程中产生的碳化软点缺陷，其颜色为浅白色区域，形态为圆形，见图2所示。通过本发明的方法对渗碳表面的质量进行了有效监控，同时无渗碳表面无腐蚀现象。
实施例2
某低压短轴零件，其轴承环部位为渗碳表面，其余表面无渗碳层，采用本发明对其渗碳表面加工缺陷进行宏观检查，按以下步骤进行：
（1）水基除油：采用浓度为42g/L的Turco4215除油，用量为42kg，溶液温度为60℃；
（2）进行水洗工序时，室温下用流动水清洗20s，并开启喷淋装置，用水枪冲洗零件，以去除残留的溶液痕迹，零件不出现锈蚀现象；
（3）水膜检查：沥干10s检查水膜，水膜检查时间为25s，水膜连续；
（4）阳极清理：零件作为阳极，槽体作为阴极，溶液组成是浓度为80g/L的氢氧化钠溶液80kg和浓度为75 g/L的添加剂RR40 75kg，采用恒压电源，电压为10V，工作时间1.5min；用流动水清洗20s；
（5）硫酸腐蚀：零件作为阳极，槽体作为阴极，采用浓度为902g/L的硫酸溶液1000L腐蚀，温度为15℃，采用恒压电源，电压为9V，工作时间20s；用流动水清洗20s；
（6）中和：为防止零件锈蚀，必须去除零件表面残留的酸液，采用浓度为29g/L的硅酸钠溶液1000L，中和时间20s；用流动水清洗20s；
（7）硝酸腐蚀：采用浓度为5.4g/L的硝酸溶液1000L进行腐蚀，腐蚀时间15s；用流动水清洗20s；
（8）中和：为防止零件锈蚀，必须去除零件表面残留的酸液，采用浓度为29g/L的硅酸钠溶液1000L，中和时间20s；用流动水清洗20s；
（9）浸热脱水油：采用1200L脱水油120D和25L添加剂6375的混合溶液进行脱水，温度控制在103℃，时间15min，在进行热脱水油工序时，上下反复移动零件，保证不产生气泡；热脱水油工序后，检查零件表面有无水珠残留。
进行完硝酸腐蚀和浸热脱水油后，经检查渗碳表面背景颜色呈灰色，可以清晰的显示出在磨削加工过程中产生的再硬化缺陷，呈现出浅白色条片状，边界清晰，被一个较黑的腐蚀表象区围绕着，见图3所示。通过本发明的方法对渗碳表面的质量进行了有效监控，同时无渗碳表面无腐蚀现象。
实施例3
某压缩机前短轴零件，其轴承环部位为渗碳表面，其余表面无渗碳层，采用本发明对其渗碳表面加工缺陷进行宏观检查，按以下步骤进行：
（1）水基除油：采用浓度为48g/L的Turco4215除油，用量为57.6kg，溶液温度为50℃；
（2）进行水洗工序时，室温下用流动水清洗30s，并开启喷淋装置，用水枪冲洗零件，以去除残留的溶液痕迹，零件不出现锈蚀现象；
（3）水膜检查：沥干20s检查水膜，水膜检查时间为30s，水膜连续；
（4）阳极清理：零件作为阳极，槽体作为阴极，溶液组成是浓度为110 g/L的氢氧化钠溶液110.4kg和浓度为120 g/L的添加剂RR40 104.4kg，采用恒压电源，电压为12V，工作时间5min；用流动水清洗30s；
（5）硫酸腐蚀：零件作为阳极，槽体作为阴极，采用浓度为916g/L的硫酸溶液1300L腐蚀，温度为20℃，采用恒压电源，电压为10V，工作时间30s；用流动水清洗30s；
（6）中和：为防止零件锈蚀，必须去除零件表面残留的酸液，采用浓度为34g/L的硅酸钠溶液1300L，中和时间30s；用流动水清洗30s；
（7）硝酸腐蚀：采用浓度为4.8g/L的硝酸溶液1300L进行腐蚀，腐蚀时间30s；用流动水清洗30s；
（8）中和：为防止零件锈蚀，必须去除零件表面残留的酸液，采用浓度为34g/L的硅酸钠溶液1300L，中和时间30s；用流动水清洗30s；
（9）浸热脱水油：采用1200L脱水油120D和25L添加剂6375的混合溶液进行脱水，温度控制在103℃，时间20min，在进行热脱水油工序时，上下反复移动零件，保证不产生气泡；热脱水油工序后，检查零件表面有无水珠残留。
进行完硝酸腐蚀和浸热脱水油后，经检查渗碳表面背景颜色呈灰色，可以清晰的显示出在轴承环表面出现了锈蚀斑点，见图4所示。通过本发明的方法对渗碳表面的质量进行了有效监控，同时无渗碳表面无腐蚀现象。
Claims (3)
1.一种检查钢件渗碳表面加工缺陷的化学方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）水基除油：采用浓度为30~50g/L 的Turco4215除油，用量为20~60kg，工作温度为50~60℃，工作时间为5~10min；
（2）水洗工序：室温下用流动水清洗10~30s，并开启喷淋装置，用水枪冲洗零件，以去除残留的溶液痕迹，零件不出现锈蚀现象；
（3）水膜检查：沥干5~20s后检查水膜，水膜检查时间为20~30s；
（4）阳极清理：零件作为阳极，槽体作为阴极，溶液组成是浓度为50~100g/L的氢氧化钠溶液40~120kg和浓度为50~100g/L的添加剂RR40 40~120kg，采用恒压电源，电压为6~12V，工作时间1~5min；用流动水清洗10~30s；
（5）硫酸腐蚀：零件作为阳极，槽体作为阴极，采用浓度为880~920g/L的硫酸溶液800~1350L腐蚀，工作温度为10~20℃，采用恒压电源，电压为7.5~10V，工作时间15~30s；用流动水清洗10~30s；
（6）中和：为防止零件锈蚀，必须去除零件表面残留的酸液，采用浓度为25~35g/L的硅酸钠溶液800~1350L，中和时间10~30s；用流动水清洗10~30s；
（7）硝酸腐蚀：采用浓度为4.5~5.5g/L的硝酸溶液800~1350L进行腐蚀，腐蚀时间5~30s；用流动水清洗10~30s；
（8）中和：为防止零件锈蚀，必须去除零件表面残留的酸液，采用浓度为25~35g/L的硅酸钠溶液800~1350L，中和时间10~30s；用流动水清洗10~30s；
（9）浸热脱水油：采用1200L脱水油120D和25L添加剂6375的混合溶液进行脱水，温度控制在100~105℃，时间大于5min；
（10）检查结果：沥干冷却后进行检验，渗碳表面颜色呈灰色，缺陷存在部位呈现不同的颜色和形态。
2.根据权利要求1所述的一种检查钢件渗碳表面加工缺陷的化学方法，其特征在于所述的步骤（3）水膜检查中，要检查水膜是否连续，如有破膜现象重新进行水基除油工序。
3.根据权利要求1所述的一种检查钢件渗碳表面加工缺陷的化学方法，其特征在于所述的步骤（9）浸热脱水油中，要上下反复移动零件，保证不产生气泡，在热脱水油工序后，要检查零件表面有无水珠残留，若有水珠残留，用滤纸或吸油纸将残留水珠去除，然后重新进行热脱水油工序。
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