CN104949769B - 一种不依靠测温系统快速发现渗碳温度场变化的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及渗碳过程监测技术领域，尤其是一种不依靠测温系统快速发现渗碳温度场变化的方法，方法如下：步骤1：按常规工艺要求的缓冷条件下制备中间试样，中间试样与渗碳工件保持同牌号；步骤2：检测中间试样，根据中间试样牌号所对应的浸蚀介质对中间试样观测面进行正常浸蚀，观测渗层组织；步骤3：完成中间试样的常规渗层组织检测的同时，加测中间试样过渡层组织形态；步骤4：判断过热：根据晶界表现出的先共析铁素体形貌进行判断，判断原则为：a.混晶晶像；b.魏氏体特征及其晶粒内形貌。本发明可有效解决渗碳过程温度场波动的早期识别，以便在同炉周期内及时采取相应工艺调整，消除后期正火等返工，保证了关键结构部件的批量可靠与稳定性。

Description

一种不依靠测温系统快速发现渗碳温度场变化的方法
技术领域
本发明涉及渗碳过程监测技术领域，尤其是一种不依靠测温系统快速发现渗碳温度场变化的方法。
背景技术
渗碳淬火产品广泛应用于大功率柴油机等重要部件的关键结构件，长期以来，由于其渗碳过程保持高温（一般≥910℃），对于有效淬硬层深度深（渗碳周期长）、本质晶粒度较大的材质，如渗碳中间过程温度场发生波动，会直接导致组织粗大、碳化物等级增高等问题，产生加工过程裂纹、服役阶段性能降低等多种缺陷。实际控制过程中，由于仪表稳定性、热电偶放置位置、信号误差以及操作时巡检周期等因素，渗碳中间过程温度场发生的波动（特别是温度偏高）难以早期发现，不利于及时采用纠正措施，导致批量质量问题发生。
发明内容
为了克服现有的技术的不足，本发明提供了一种不依靠测温系统快速发现渗碳温度场变化的方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种不依靠测温系统快速发现渗碳温度场变化的方法，方法如下：
步骤1：按常规工艺要求的缓冷条件下制备中间试样，中间试样与渗碳工件保持同牌号；
步骤2：检测中间试样，根据中间试样牌号所对应的浸蚀介质对中间试样观测面进行正常浸蚀，观测渗层组织；
步骤3：完成中间试样的常规渗层组织检测的同时，加测中间试样过渡层组织形态；
步骤4：判断过热：根据晶界表现出的先共析铁素体形貌进行判断，判断原则为：a.混晶晶像；b.魏氏体特征及其晶粒内形貌。
根据本发明的另一个实施例，进一步包括，步骤1中缓冷条件为在900℃或更高温度下随炉冷却、或不大于空气冷却的冷速冷却到200℃以下至室温。
根据本发明的另一个实施例，进一步包括，步骤1中的中间试样为在渗碳全过程完成之前、在渗碳周期中间取得的试样。
根据本发明的另一个实施例，进一步包括，步骤2中检测中间试样方法为粗磨-细磨-抛光。
根据本发明的另一个实施例，进一步包括，步骤2中浸蚀介质为4%硝酸酒精。
根据本发明的另一个实施例，进一步包括，步骤2中的浸蚀时间为8～15s。
根据本发明的另一个实施例，进一步包括，步骤3中常规渗层组织检测的方法是：采用金相法，用显微镜检测，从渗层表层测至50%珠光体作为渗碳层总深度，视为渗层深度。
根据本发明的另一个实施例，进一步包括，步骤3中过渡层为50%珠光体处组织。
本发明的有益效果是，本发明的方法在不改变检测仪表系统与炉膛结构、不改变常规操作方式的条件下，可有效解决渗碳过程温度场波动的早期识别，以便在同炉周期内及时采取相应工艺调整，消除后期正火等返工，保证了关键结构部件的批量可靠与稳定性，达到期望效果并提高产品质量。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1-1是本发明的检测部位200 x显微照片。
图1-2是本发明的表面渗碳层（共析状态）200 x显微照片。
图1-3是本发明的渗碳层过渡区200 x显微照片。
图2-1是本发明过渡层的混晶（珠光体特征）200 x显微镜像图。
图2-2本发明过渡层的混晶（珠光体特征）200 x显微镜像图
图2-3本发明过渡层的混晶（魏氏体特征）200 x显微镜像图
图3是本发明魏氏体特征及其晶粒内形貌200 x显微镜像图。
具体实施方式
本发明采用检测渗碳中间试样（也可称为过程试样）、完成常规检测的同时识别其过渡层组织的方法，做出温度场异常的早期识别与判断。本发明的检测部位见图1-1，本发明的表面渗碳层见图1-2，本发明的渗碳层过渡区见图1-3.。
具体实施方法如下：
步骤1：按常规工艺要求的缓冷条件（一般从900℃或更高温度随炉冷却或不大于空气冷却的冷速冷却到200℃以下至室温）下制备中间试样，中间试样与渗碳工件保持同牌号。中间试样在渗碳全过程完成之前、在渗碳周期中间取得。中间试验是一般在不影响渗碳过程（不影响炉体设备的密闭条件或不影响炉气、温度、装炉等参数）的条件下获得的、以渗碳工件同牌号（有条件时推荐采用同冶炼炉号）材料并经过同样热加工工序流程（如铸造、锻造、正火、退火等）而制备的试样，因此可成为评估此前渗碳质量、预测此后渗碳参数调整的依据。
步骤2：检测中间试样（按规定步骤“粗磨-细磨-抛光”磨制后），根据中间试样牌号所对应的浸蚀介质对中间试样观测面进行正常浸蚀（浸蚀液可采用4%硝酸酒精，时间8-15s），观测渗层组织，在显微镜下分辨出不同组织。正常浸蚀在很多教科书里均有详述，照此完成即为正常浸蚀，本发明在此应不再赘述。
步骤3：完成中间试样的常规渗层组织检测：采用金相法，用显微镜检测，从渗层表层测至50%珠光体作为渗碳层总深度。在常规渗层组织检测的同时，加测中间试样过渡层（50%珠光体处）组织形态。加测中间试样过渡层和常规渗层组织的检测方法一样，可同步完成。
步骤4：判断过热：根据晶界表现出的先共析铁素体形貌进行判断，判断原则为：a.混晶晶像；b.魏氏体特征及其晶粒内形貌。
判别过热：根据晶界表现出的先共析铁素体形貌进行判断：从过渡层到心部组织，正常温度表现为以铁素体为基的珠光体组织，铁素体从细到粗逐渐变化，形态圆顿、边缘连贯圆滑、线条柔和，且晶粒度不呈现出明显变化（注：正常温度适用范围可参见不同牌号所对应的相图和热处理或材料手册中的参数）。若温度过热，其判断原则为：1.混晶：晶粒度明显表现出大小不一（见图2-1、图2-2）；2.魏氏体特征及其晶粒内形貌：晶界铁素体粗大、线条刚直且边缘和相交处有犬牙状或锯齿状（会延伸到晶粒内的）突起（见图2-3、和图3）。
本发明区别于常规渗碳层检测（主要关注于深度、晶粒度、碳化物级别等因素），检测与判定部位重点为过渡层向心部方向的组织变异（附图1-1）。本发明具有很好的推广适用性，目前已应用于280系列、GEVO等多系列凸轮轴、齿轮、推杆头、活塞销等多种产品。

Claims (8)

1.一种不依靠测温系统快速发现渗碳温度场变化的方法，其特征是，方法如下：
步骤1：按常规工艺要求的缓冷条件下制备中间试样，所述中间试样与渗碳工件保持同牌号；
步骤2：检测中间试样，根据中间试样牌号所对应的浸蚀介质对中间试样观测面进行正常浸蚀，观测渗层组织；
步骤3：完成中间试样的常规渗层组织检测的同时，加测中间试样过渡层组织形态；
步骤4：判断过热：根据晶界表现出的先共析铁素体形貌进行判断，判断原则为：a.混晶：晶粒度明显表现出大小不一；b.魏氏体特征及其晶粒内形貌：晶界铁素体粗大、线条刚直且边缘和相交处有犬牙状或锯齿状突起，该突起会延伸到晶粒内部。
2.根据权利要求1所述的一种不依靠测温系统快速发现渗碳温度场变化的方法，其特征是，所述步骤1中缓冷条件为在900℃或更高温度下随炉冷却、或不大于空气冷却的冷速冷却到200℃以下至室温。
3.根据权利要求1所述的一种不依靠测温系统快速发现渗碳温度场变化的方法，其特征是，所述步骤1中的中间试样为在渗碳全过程完成之前、在渗碳周期中间取得的试样。
4.根据权利要求1所述的一种不依靠测温系统快速发现渗碳温度场变化的方法，其特征是，所述步骤2中检测中间试样方法为粗磨-细磨-抛光。
5.根据权利要求1所述的一种不依靠测温系统快速发现渗碳温度场变化的方法，其特征是，所述步骤2中浸蚀介质为4%硝酸酒精。
6.根据权利要求1所述的一种不依靠测温系统快速发现渗碳温度场变化的方法，其特征是，所述步骤2中的浸蚀时间为8～15s。
7.根据权利要求1所述的一种不依靠测温系统快速发现渗碳温度场变化的方法，其特征是，所述步骤3中常规渗层组织检测的方法是：采用金相法，用显微镜检测，从渗层表层测至50%珠光体作为渗碳层总深度，视为渗层深度。
8.根据权利要求1所述的一种不依靠测温系统快速发现渗碳温度场变化的方法，其特征是，所述步骤3中过渡层为50%珠光体处组织。
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