表面硬度--如何理解

刘武乐

举一例子，最近实际遇到的，给大家分享一下、

20Cr2NI2Mo长轴渗碳，直径40mm   有效硬化层2.1~2.5mm，表面硬度58~62HRc，心部硬度30~45HRC。

疑问一.：表面硬度在这里所指的含义有没有量化的数据，比如说距离表面多深算是表面硬度？或者有效硬化层的多少比例算作表面硬度。

疑问二：整个有效硬化层都算作表面，整个有效硬化层硬度都要按照表面硬度来检测有没有依据？     我认为这样要求是肯定不对的。
疑问三：表面硬度如何定义，哪里有相关的资料？

请大家多多指教

gaoxiwen

对于表面硬度，看硬度单位也没错，比如HRC，就要使用150公斤的力；对于HR45N的要相应的力

我们公司是这样要求的：
1.表面0.05mm的显微硬度   不小于700HV1
2.渗碳零件表面任何一点的硬度  不小于58HRC

刘武乐

gaoxiwen 发表于 2013-2-27 14:47
对于表面硬度，看硬度单位也没错，比如HRC，就要使用150公斤的力；对于HR45N的要相应的力

我们公司是这样 ...

那你们的表面指的是哪个部位，整个渗碳层吗   

小虎

如果图纸上注明检测位置，就按检测位置检测表面硬度，如果没有注明，当然指的是整个零件的表面。

gaoxiwen

我们的检测比较多
齿根、中截面半齿高的0.05mm处必要要求显微硬度
端面要求HRC

孤鸿踏雪

     熟悉以下基本概念：

     金属表面  通常是指金属与周围环境（气相、液相、真空）间的过渡区。由于环境不同，过渡区的组成与深度也不相同，通常有以下几种情况：
　　（1）纯净表面  大块晶体的三维周期结构与真空间的过渡区被称为纯净表面，它包括所有不具有体内三维周期性的原子层，一般是一个到几个原子层，厚度约为5～20埃。
　　（2）清洁表面  如果在金属表面上不存在表面化合物，仅有气体或洗涤物质的残留吸附层，这种表面可称为清洁表面或工业纯净表面。清洁表面在表面强化技术中应用较多（如电镀、喷涂、氧化处理等），其预处理工艺主要目的是得到清洁的金属表面。
　　（3）污染表面  我们通常所见到的大部分金属表面都是污染表面。金属与环境介质作用形成吸附层、表面化合物、金属表面层构成的复杂过渡层等为污染表面层。
　　（4）极表面及表面层  极表面是指最表面的单原子或单分子层。极表面的成分、组织、能量状态与心部有更大差别，并直接与周围环境相接触及相互作用，对表面强化工艺及物理化学、机械性能有很大影响。
　　表面层是表面以下数微米或数毫米的区域。这一区域的组织成分与内部不同，如纯金属会因机械加工形成塑性变形，回复再结晶；合金表面可形成偏析层，经表面强化处理后的金属表面可形成渗入层，表面覆层、塑性变形层等。表面层的厚度常从实用角度出发，人为确定并制定测量标准。
   
     理想表面  理想表面是在无限晶体中插入一个平面后将其分成两部分所形成的。在这个过程中，除了对晶体附加了一组边界条件外，没有其它任何改变，在半无限的晶体内部，原子和电子的状态都和原来无限晶体中的情况一样。显然，理想表面是不存在的。
  
    实际表面  1877年，吉布斯（J·W·GibbS）首先提出“表面相”的概念，指出气—固相界面（即表面）处存在一种二维凝聚物质相。这种表面相就是与理想表面不同的实际表面。实际表面相对于理想表面可产生如下变化：
　　（1）表面原子产生驰豫和重构。因为在形成新表面时，由于晶格的三维对称性、连续性被破坏，使表面产生表面自由能和表面张力；   
　　（2）金属表面偏析。实际金属表面的化学成分往往与体相内不同，在表面上溶质原子增加或减少的现象叫偏析；
　　（3）表面吸附及表面化合物。实际金属表面与周围介质作用可产生吸附和化学反应，形成表面吸附层及表面化合物层，并可形成各种表面结构：形成单层有序排列原子；外延生长为多层有序结构；吸附原子与金属表面层原子相混合，组成固溶体或表面化合物。
    （4）金属表面缺陷。实际金属表面存在各种晶体缺陷。

木子首晨

感应淬火的表面硬度一般以0.3mm处的硬度为准。个人认为，不管哪种硬度测量方法，都会使表面产生变形。若测量点距离表面太近，由于边缘效应会使硬度失真；若测量点距离表面太远，可能无法达到技术条件。所以选择表面硬度测量点一定要合适。

standalone

从设计意图上猜测应该指的是最终成品的表面硬度，至少应该保证齿面硬度，其他部位要具体分析。如果有齿面硬度计就简单多了，直接测量便可。不同硬度单位之间的换算没有可简单参考的标准，虽然GB里有明确的换算表，但和实际相差很大。

cnszgong

当图样要求测表层硬度时，用维氏硬度计在试样截面上距表面 0.05～0.10mm 处测定，测定
方法按GB 4340。对渗碳淬火后需要磨齿的齿轮，表面硬度的测定部位应为从试样表面至轮齿单侧加
工余量深度之处。

刘武乐

cnszgong 发表于 2013-2-27 19:17
当图样要求测表层硬度时，用维氏硬度计在试样截面上距表面 0.05～0.10mm 处测定，测定
方法按GB 4340。对渗 ...

高工的这个说法是否有依据，或者是哪里有相关的说明。感谢指教

cnszgong

刘武乐 发表于 2013-2-27 21:46
高工的这个说法是否有依据，或者是哪里有相关的说明。感谢指教

这个依据来自于 JB/T 7516－1994 齿轮气体渗碳热处理工艺及其质量控制

孤鸿踏雪

standalone 发表于 2013-2-27 19:12
从设计意图上猜测应该指的是最终成品的表面硬度，至少应该保证齿面硬度，其他部位要具体分析。如果有齿面硬 ...

     惭愧，以前听说过齿面硬度计，但始终没有见过，能否上传一个这样的硬度计外形图片，介绍一下它的使用方法？

刘武乐

小虎 发表于 2013-2-27 16:01
如果图纸上注明检测位置，就按检测位置检测表面硬度，如果没有注明，当然指的是整个零件的表面。

您的意思也是这个表面硬度指的是整个有效硬化层的硬度？

刘武乐

e357349 发表于 2013-2-27 19:00
感应淬火的表面硬度一般以0.3mm处的硬度为准。个人认为，不管哪种硬度测量方法，都会使表面产生变形。若测量 ...

你说的是你们的实际经验还是有标准可依？
如有的话是哪个标准，这样才有说服力，要不大家都认为自己说的有道理。

刘武乐

standalone 发表于 2013-2-27 19:12
从设计意图上猜测应该指的是最终成品的表面硬度，至少应该保证齿面硬度，其他部位要具体分析。如果有齿面硬 ...

忘记说了我的零件是一根轴。   
现在就是这个表面硬度引起了争议。到底距离表面多深算作是表面硬度？？

dhzhou888

关于刘工第一个问题：表面硬度在这里所指的含义有没有量化的数据，比如说距离表面多深算是表面硬度？或者有效硬化层的多少比例算作表面硬度。
我的观点：距离工件表面0mm 称为该工件的绝对表面，在这里测得的硬度为该工件的表面硬度值。有些轴类工件渗碳淬火后要磨削，磨削后的表面才是真实表面，所以有些零件规定在距离绝对表面0.05mm处测得的硬度为真实表面硬度。所以，这个技术要求的执行可以根据检验规范来检验，检验规范的制定要体现设计思想。

刘武乐

dhzhou888 发表于 2013-2-28 08:28
关于刘工第一个问题：表面硬度在这里所指的含义有没有量化的数据，比如说距离表面多深算是表面硬度？或者有 ...

非常感谢周工的指导
是磨削后检测渗碳层表面硬度的。按照国标硬度不小于550HV算作有效硬化层，但是客户那里的意思是按照表面硬度的要求算作有效硬化层，即硬度大于58HRC。所以我才有此一问.

gaoxiwen

刘武乐 发表于 2013-2-28 09:59
非常感谢周工的指导
是磨削后检测渗碳层表面硬度的。按照国标硬度不小于550HV算作有效硬化层，但是客户 ...

主要你们的客户不规范
要不设计的时候怎么不考虑呢，
一般会规定打表面显微硬度时距表面的距离
对于磨齿的零件，图纸必须特别之处磨后的要求，

刘武乐

gaoxiwen 发表于 2013-2-28 10:48
主要你们的客户不规范
要不设计的时候怎么不考虑呢，
一般会规定打表面显微硬度时距表面的距离

是的，当时图纸上没有规定检测位置，才造成了现在的争议。
主要是客户不走寻常路呵呵 。

dhzhou888

刘武乐 发表于 2013-2-28 09:59
非常感谢周工的指导
是磨削后检测渗碳层表面硬度的。按照国标硬度不小于550HV算作有效硬化层，但是客户 ...

建议与客户沟通，渗碳有效硬化层的界限硬度值的国家标准是550HV，国际标准或国外标准是513HV，你们的客户是58HRC，那这样要求的有效硬化层深度是多少呢？在与客户沟通时尽量多听他们的要求，并形成文字记录，你们做的实际效果是否符合客户的要求，如何改进？关于表面硬度，应该能够达成共识——真实表面。