在使用直讀光譜儀測(cè)試成品件時(shí)，經(jīng)常遇到樣品表面與內(nèi)部組織不一致的情況。有些客戶(hù)會(huì)要求直接使用光譜儀檢測(cè)產(chǎn)品表層材質(zhì)，以了解金屬表層處理效果。
GNR S3測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)
金屬表面處理方法中，只有化學(xué)熱處理才會(huì)改變產(chǎn)品基體材料的化學(xué)成分。其他方法要么是改變基材金屬本身的物理狀態(tài)(硬度、韌性、強(qiáng)度等)，要么是在其表面覆蓋保護(hù)層(電鍍、涂料、磷化等)。
基材本身物理狀態(tài)的改變，和表面的覆蓋層都會(huì)在激發(fā)過(guò)程中會(huì)影響電火花的離子化效率，從而對(duì)整體或部分元素的檢測(cè)數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響。例如，直接測(cè)試表面有銅鍍層的成品件，會(huì)使得銅含量結(jié)果偏高;有涂層的樣品在單點(diǎn)激發(fā)時(shí)，前三個(gè)點(diǎn)會(huì)由于激發(fā)效果差(受涂層材質(zhì)和厚度影響較大)，導(dǎo)致數(shù)據(jù)不穩(wěn)定，需要進(jìn)行連續(xù)激發(fā)。但總得來(lái)說(shuō)，這類(lèi)不改變本體材料的處理方法對(duì)總體結(jié)果的影響不會(huì)特別大，都可以使用直讀光譜儀進(jìn)行測(cè)試。
氣體滲碳法示意圖
在化學(xué)熱處理工藝中，目前主要以滲碳、滲氮、滲硫和碳氮共滲為主。這些工藝使表層C/N/S元素含量明顯高于內(nèi)部主體部分，從而獲得更加優(yōu)良的表面性能。其中，滲氮工藝具有諸多優(yōu)點(diǎn)，如處理溫度低，具有較高的硬度、耐磨性和抗疲勞性能，耐蝕性好，*重要的是無(wú)需再次熱處理，可避免熱處理帶來(lái)的變形和其他缺陷等。 近日，我公司使用S3型直讀光譜儀采用逐層打磨，再分別逐層測(cè)試的方法，幫助客戶(hù)檢測(cè)了表面帶有滲氮層的產(chǎn)品。該客戶(hù)為國(guó)內(nèi)某摩托車(chē)品牌生產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部齒輪配件。以下給出產(chǎn)品實(shí)物圖，和具體測(cè)試數(shù)據(jù)。
客戶(hù)產(chǎn)品激發(fā)后表面打磨實(shí)物圖
表1. 使用S3測(cè)試滲氮產(chǎn)品數(shù)據(jù)
上表中，每3組數(shù)據(jù)為一層，共激發(fā)了4層數(shù)據(jù)。可以看到，產(chǎn)品主體部分為低合金鋼材料，隨著打磨深度越深，N元素含量從0.28%逐漸降低至0.16%，說(shuō)明滲氮工藝確實(shí)有效果。本次檢測(cè)是受客戶(hù)委托進(jìn)行的探究性試驗(yàn)，沒(méi)有具體考察每層打磨深度和含量之間的函數(shù)關(guān)系。要研究每一層滲氮深度及相關(guān)硬度、強(qiáng)度、微觀組織等詳細(xì)信息，還需要客戶(hù)利用三坐標(biāo)、硬度計(jì)和金相顯微鏡等工具對(duì)產(chǎn)品進(jìn)一步深挖分析。
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