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滲氮零件金相試樣制備過程

2016-06-14 15:22:00

滲氮零件制備過程中的主要問題是:

孔隙區的碎屑與復合層的裂紋。在研磨的首道工序就極可能產生這些破壞因素。同時,如鑲嵌不當及用軟布長時間拋光,都會造成毛邊。用1000x的放大率進行涂層評定時,毛邊可能導致厚度測量值不正確。

滲氮鋼制備的建議

為了防止對滲氮層產生破壞,建議在金相切割機上用水冷方式進行謹慎切割,以達到金相制備的目的。為了進行切割,需根據滲氮零件的硬度選擇氧化鋁切割砂輪。這通常是一個中等硬度或較軟的切割輪。

鑲嵌:

為了避免產生收縮縫隙,建議采用熱壓縮鑲嵌,并使用三靈HMR2保邊型鑲嵌料。此外,在鑲嵌之前使用一個薄的純銅箔(0.05mm)包裹切割后的樣品,可提高邊角防護性能。

同時,銅的顏色可以增加涂層相對于鑲嵌樹脂的對比度,這對于與氧化零件一起工作的情況,效果更為顯著。

研磨與拋光:

碳化硅金相砂紙180#和/或200#進行初磨。為了確保邊角防護,用金剛石預磨盤四型上進行精磨就顯得非常重要。然后,在絲綢拋光布上進行金剛石拋光,并用1μm的金剛石或氧化硅進行短暫的終拋光。這種后續工藝可使滲氮鋼試樣實驗結果較好并有可重現性。最終將得到六個鑲嵌樣品的制備數據,樣品直徑30mm,并夾在夾具內。根據樣品尺寸與涂層的類型,可對拋光時間稍做修改。

腐蝕:

首先,對滲氮涂層不進行腐蝕,并檢查,以評定孔隙區以及孔的尺寸與形狀。然后,用1-3%的硝酸酒精溶液進行腐蝕,將顯現白色的復合層,以及合金鋼中的黑色的擴散區。優良的基底材料對于質量較好的滲氮零件而言非常重要。最初表面的裂紋、雜質、嵌條、變形將對滲氮層的質量產生決定性的影響。因此,對于基底材料結構的評定至關重要。

對于低碳鋼,可通過在300℃/45分鐘下加熱樣品,并用1%的硝酸酒精溶液進行腐蝕的方法對擴散區進行鑒定。

結論:

滲氮層的金相學理論主要用于質量控制、滲氮工藝過程控制、以及失效分析等。

制備滲氮層的主要困難在于:研磨與拋光過程中復合層產生的毛邊、裂紋與碎屑。通過使用薄銅箔在熱壓縮鑲嵌之前包裹樣品,可克服該問題??墒褂锰蓟杞鹣嗌凹埢蛟诰ケP上使用金剛石進行精拋光,后者可以產生更好的邊角防護效果。有必要進行足夠長時間的、后續的金剛石拋光工藝過程,以消除在制備過程中對復合層產生的破壞作用。

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