高清可复制 HB 5022-2023 航空钢制件渗氮、氮碳共渗金相组织分级与评定

　　ICS 49.040 CCSV 10

　　航空钢制件渗氮、氮碳共渗金相组织

　　分级与评定

　　Grading and evaluating for nitriding and nitrocarburizing structure of

　　aircraft steel parts

　　2023-12-29 发布 2024-07-01 实施

　　中华人民共和国工业和信息化部 发 布

　　前 言

　　本文件按照 GB/T 1. 1-2020 给出的规则起草。

　　本文件代替 HB 5022-1994《航空钢制件渗氮、氮碳共渗金相组织检验标准》。

　　本文件与 HB 5022-1994 相比，主要有以下技术变化：

　　a) 增加了 13Cr4Mo4Ni4VA(M50NiL)合金钢、Cr13 型马氏体不锈钢(以 1Cr13 钢、2Cr13 钢为典型代表)、Cr11/Cr12 马氏体型热强不锈钢(以 1Cr11Ni2W2MoV 钢、1Cr12Ni2WMoVNbE 钢为典型代表)、4Cr14Ni14W2Mo 奥氏体不锈钢、沉淀硬化型不锈钢(以 0Cr15Ni5Cu4Nb 钢、 0Cr17Ni4Cu4Nb 钢为典型代表)及 18Ni 系列马氏体时效钢制件的渗氮、氮碳共渗金相组织的检验分级与评定规定和相应的金相组织检验评级图片;

　　b) 增加了制备检验试样过程中的切割、镶嵌、磨制等各有关规定， 要求更加细致和明确，更具指导性和可操作性;

　　c) 增加了齿或花键部位渗氮、氮碳共渗时， 金相组织检验用试样的要求;对齿或花键渗后的一般检验部位做了相应规定，以避免或减少现场和有关方对于齿或花键渗后的检验部位看法不一致而造成的争议;

　　d) 增加了制件渗氮前最终热处理后的基体体组织晶粒度应满足 HB/Z 79 要求的规定;

　　e) 增加了检验过程的分级与评定原则及方法的规定，对现场检验经常出现的一些检验与判定问题进行了统一规范和要求，以避免或减少现场有关方对检验过程和/或结果产生争议或歧义;

　　f) 对低合金钢制件，更新了钢渗前基体金相组织检验评级图的原 1 级、2 级评级图片，更新了渗后的渗层金相组织检验评级图的原 3 级~8级评级图片，并增加了 1 张 7 级(连续波纹状氮化物)图片，共 9 级评级图片;同时，对 5 级渗层组织采用了 3 张具有不同典型组织形貌的图片分为 5 级 a)、5 级 b)和 5 级 c)图进行表示并分别给出描述，使整体分级图片更丰富和更具代表性，以方便现场检验时进行对照评级;

　　g) 对马氏体型沉淀硬化钢制件渗层金相组织分级图片也视情采用了 f)所述的用多张金相组织形貌不同的图片表示同一级别组织的方式，为现场检验提供更多的金相组织图片参照依据;

　　h) 对渗氮表面脆性压痕的形貌和评定增加了文字性描述和定性规定，规定当压痕出现沿角向外呈散射状裂痕或裂纹且无崩碎现象时，不作为评为更劣一级的评定依据;

　　i) 以资料性附录的形式给出钢材料渗氮、氮碳共渗金相检验试样的腐蚀溶液配方， 并补充了不锈钢材料样品腐蚀溶液的配方。

　　本文件的附录 A 为资料性附录。

　　本文件按照 GB/T 1. 1-2020 给出的规则起草。

　　本文件由中国航空综合技术研究所归口、航空材料标准化技术负责单位归口。

　　本文件起草单位：中国航发北京航空材料研究院、中国航发西安航空发动机公司、庆安集团有限公司、航空工业金城南京机电液压工程研究中心、中国航发南方工业有限公司。

　　本文件主要起草人：佟小军、贺瑞军、童 文、古宏博、于 淼、李 克、王 琳、黄晓华、张 爽、牛红莲、姜嫄嫄、孙 枫、王 赟、郭凯宇。

　　HB 5022 于 1994 年首次发布。

　　航空钢制件渗氮、氮碳共渗金相组织分级与评定

　　1 范围

　　本文件规定了航空钢制件渗氮、氮碳共渗金相组织检验的试样与制备要求、金相组织分级与评定等。

　　本文件适用于 HB/Z 79、HB/Z 20023 中规定的航空钢制件及 13Cr4Mo4Ni4VA(M50NiL)复杂合金钢、Cr11/Cr12 马氏体型热强不锈钢、马氏体沉淀硬化不锈钢及 18Ni 系列马氏体时效钢制件的渗氮、氮碳共渗金相组织的检验，其他牌号材料及其制件当适用时可参照执行。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件;不注明日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。

　　GB/T 4340.1 金属材料 维氏硬度试验 第 1 部分：试验方法

　　HB 5013 热处理零件检验类别

　　HB 5354 热处理工艺质量控制

　　HB/Z 79 航空结构钢及不锈钢渗氮工艺说明书

　　HB/Z 20023 航空钢制件离子渗氮、离子氮碳共渗工艺

　　3 术语和定义

　　无。

　　4 试样及制备要求

　　4.1 试样要求

　　4.1.1 金相组织检验用试样应从零件工作面处切取，也可用与零件的材料、热处理条件、表面粗糙度相同，并经同炉渗氮处理，相似于零件工作面的随炉试样，并应符合 HB 5354 规定。对于规格小的零件可以直接使用零件做检验样件。

　　4.1.2 对齿或花键部位进行渗氮、氮碳共渗时，金相组织检验应使用齿形相同的试样，并应符合HB 5354 规定。

　　4.1.3 凡不适宜或不允许在零件渗氮工作表面进行脆性检验的，均允许使用专用的随炉脆性检验试样。

　　4.2 制备要求

　　4.2.1 按 4.1.1.3 规定的检验面进行检验试样制备。制备试样时，应防止试样检验面产生过热及边缘倒圆;应特别注意防止在切割、镶嵌及磨制试样过程中由于方法或操作不当而导致渗层检验面产生裂纹或剥落。采用线切割加工方法切取的试样，磨制时应确保完全磨去线切割造成的热影响区。

　　4.2.2 用于检验渗层表面脆性的零件或试样，表面粗糙度应不大于 Ra 0.40μm，当表面粗糙度不满足检验要求时，可以适当研磨，但不允许把化合物层(脆性层)磨掉，零件渗层工作面预留的加工余量超过化合物层(脆性层)时除外。

　　4.2.3 应根据钢的类别(或牌号)采用适用的腐蚀溶液(侵蚀剂)对金相检验试样的检验面进行侵蚀，并应防止因选用侵蚀剂不当或侵蚀过度而造成试样渗层或基体的晶界组织腐蚀损伤。金相检验试样用腐蚀溶液配方参见附录 A。

　　5 金相组织分级与评定

　　5.1 通则

　　5.1.1 检验原则

　　5.1.1.1 本标准是针对渗氮、氮碳共渗成品零件而言，检验半成品件时应考虑制件的表面加工余量(即，应扣除工艺规定的渗层表面加工余量值)。

　　5.1.1.2 制件渗氮、氮碳共渗前(简称渗前)的热处理状态应为最终热处理状态，制件最终热处理后的基体金相组织应符合本标准规定，晶粒度应满足 HB/Z 79 要求。一般不检验渗氮、氮碳共渗后(简称渗后)的试样心部金相组织，当技术文件有规定时或必要时应检验渗后的心部金相组织且不得劣于制件渗前的基体组织。

　　5.1.1.3 渗层金相组织检验面应是渗后零件的实际工作面(或代表实际工作面的试样表面)的垂直截面(剖面)。

　　5.1.1.4 渗前的基体金相组织和渗后的渗层金相组织均在金相显微镜下放大 500 倍进行观察，渗后的渗层组织取规定检验部位的最差视场进行检验。本标准中除特别指出和标注的，所有金相组织(含疏松层)分级与评定图片放大倍数均为 500 倍。

　　5.1.1.5 对齿或花键部位进行渗氮、氮碳共渗时，渗后的金相组织检验一般只检查渗氮齿样的节圆直径处和齿根部位的渗层金相组织，当专用技术文件或图样另有规定时，按专用技术文件或图样规定进行检验。

　　5.1.1.6 本标准、技术文件或图样无特别规定时，渗层最终表面允许有厚度不大于 0.025mm 的白亮层。

　　5.1.2 分级与评定原则

　　5.1.2.1 检验试样的渗层金相组织分级与评定应依据本标准给出的相同类别钢的分级图片和规定进行;专用技术文件或图样另有规定的，按专用技术文件或图样执行。

　　5.1.2.2 检验试样的金相组织的分级与评定应按以下一般原则进行：

　　a) 当检验试样的金相组织形貌在标准给出的同类别钢金相组织图片中找不到完全一一对应的组织图片时，以同类别钢最接近的金相组织形貌图片为参照图片进行分级与评定;

　　b) 当检验试样的金相组织形貌介于两种组织级别之间时，可评定该检验试样的金相组织级别为某级～某级。示例： 当某试样金相组织形貌级别介于 2 级、3 级之间时，该试样的金相组织评定为 2 级~3级;

　　c) 半连续波纹状(或称脉状)氮化物与半连续(未形成闭合状态)网状氮化物属于同一级别氮化物形态，同类别钢可相互参照分级，本标准或专用技术文件无特别规定时评定为合格;

　　d) 连续波纹状(或称脉状)氮化物与连续网状(包括局部网状)氮化物属于同一级别氮化物形态，同类别钢可相互参照分级并评定为不合格;

　　e) 限于图片的规格尺寸，某些较深的渗层金相组织形貌并未完全在相应的图片中显示出来，当检验观察到试样渗层次表层或更深层处的金相组织出现本标准规定不允许的氮化物(氮碳化物)形貌时，应按本标准规定进行分级并评定为不合格;

　　f) 凡渗氮层出现不可加工完全去除的裂纹、沿晶析出的异常条带状组织、半脱碳或全脱碳层及技术文件规定不允许的其他组织缺陷时，应评定为不合格。

　　5.2 低合金钢制件渗氮、氮碳共渗金相组织分级与评定

　　5.2.1 渗前的基体金相组织

　　5.2.1.1 低合金钢渗前经调质处理后的基体金相组织应为回火索氏体;允许有少量铁素体，其含量应小于整个视场的 5%，不允许有大块铁素体和粗大的索氏体。

　　5.2.1.2 按图 1 分级图进行分级与评定，HB 5013 规定的 IN 类零件 1 级～3 级为合格，4 级～8 级为不合格;II N 类零件 1 级～5 级为合格，6 级～8 级为不合格;对热处理时最大截面厚度大于或等于 25mm的 38CrMoAlA 钢零件 1 级～6 级为合格，7 级～8 级为不合格;当组织出现图 1 中 8 级图的大块状铁素体时，即使数量少于 8 级图片所示或含量不超过整个视场的 5%，应评定为不合格。

　　a) 1 级 索氏体+细碳化物 b) 2 级 索氏体+少量铁素体

　　图 1 低合金钢调质处理后的基体金相组织评级图片

　　c) 3 级 索氏体+贝氏体 d) 4 级 较粗索氏体

　　e) 5 级 索氏体+较多量铁素体

　　f) 6 级 索氏体+较粗贝氏体

　　g) 7 级 粗大索氏体

　　h) 8 级 索氏体+块状铁素体

　　图 1 低合金钢调质处理后的基体金相组织评级图片(续)

　　5.2.2 渗后的渗层金相组织

　　5.2.2.1 低合金钢渗后的渗层金相组织应是氮化索氏体加适当形态与适当分布的氮化物(氮碳化物)，允许有细条状、半连续的波纹状和/或半网状氮化物(氮碳化物)。

　　5.2.2.2 按图 2 的分级图分级与评定，1 级～5 级为合格，6 级~9级为不合格。

　　a) 1 级 氮化索氏体 b) 2 级 氮化索氏体+细氮化物

　　c) 3 级 氮化索氏体+氮化物+白层 d) 4 级 氮化索氏体+半连续波纹状氮化物

　　图 2 低合金钢渗层金相组织评级图

　　e) 5 级 a) 氮化索氏体+半连续波纹状氮化物+白层 f) 5 级 b) 氮化索氏体+半连续细网状氮化物

　　g) 5 级 c)氮化索氏体+半连续波纹状(半网状)氮化物+白层

　　注：5 级 a)图显示的是渗层表层的波纹状氮化物形态，5 级 b)图显示的是渗层次表层及较深处的较细半网状氮化物形态，5 级 c)图显示的是表层沿晶界析出氮化物并与渗氮表面白层相连，但并未闭合成网状，仍属于半连续波纹状氮化物形态;三者属于同一金相组织级别，氮化物(氮碳化物)形态有所差异，5 级 c)图的渗层氮化物形态相对更劣一些。

　　图 2 低合金钢渗层金相组织评级图(续)

　　h) 6 级 氮化索氏体+局部网状氮化物

　　i) 7 级 氮化索氏体+较粗大连续波纹状氮化物

　　j) 8 级 氮化索氏体+网状氮化物 k) 9 级 氮化索氏体(铁素体)+粗大针状氮化物

　　图 2 低合金钢渗层金相组织评级图(续)

　　5.3 13Cr4Mo4Ni4VA(M50NiL)钢制件渗氮、氮碳共渗金相组织分级与评定

　　5.3.1 渗前的基体金相组织

　　5.3.1.1 钢经淬火+冷处理+回火后的基体组织应为回火马氏体组织，在放大 500 倍下观察，铁素体

　　应不可见。粗大马氏体易促成不良氮化物(氮碳化物)形态的形成，应尽量避免出现。

　　5.3.1.2 按图 3 分级图进行分级与评定。1 级～3 级为合格，4 级为不合格。

　　a) 1 级马氏体 b) 2 级较粗马氏体

　　c) 3 级 粗大马氏体 d) 4 级 马氏体+铁素体(200×)

　　图 3 13Cr4Mo4Ni4VA(M50NiL)钢渗前的基体组织评级图

　　5.3.2 渗后的渗层金相组织

　　5.3.2.1 钢渗后的渗层金相组织应是氮化马氏体加颗粒状弥散分布的化合物(合金元素的氮化物、氮碳化物)，允许有细条状和半连续波纹状氮化物;当渗层工作面为齿面时，不允许有白亮层。

　　5.3.2.2 按照图 4 分级图进行分级与评定，齿轮件 1 级～3 级为合格，4 级～6 级为不合格;其他件1 级～4 级为合格，5～6 级为不合格。

　　a) 1 级 氮化马氏体 b) 2 级 氮化马氏体+化合物

　　c) 3 级 氮化马氏体+半连续波纹状氮化物 d) 4 级 氮化马氏体+半连续波纹状氮化物+白层

　　图 4 13Cr4Mo4Ni4VA(M50NiL)渗层金相组织评级图

　　e) 5级 氮化马氏体+连续波纹状+局部网状化合物 f) 6级a) 氮化马氏体+较粗大连续波纹状化合物+白层

　　g) 6 级 b) 氮化马氏体+较粗大连续网状状化合物+白层

　　注：6 级 a)图、6 级 b)图显示的是渗层不同化合物形态的同一级别金相组织形貌，见 4.1.2.2。

　　图 4 13Cr4Mo4Ni4VA(M50NiL)渗层金相组织评级图(续)

　　5.4 Cr13 型马氏体不锈钢制件渗氮金相组织分级与评定

　　5.4.1 渗前的基体金相组织

　　5.4.1.1 Cr13 型马氏体不锈钢渗前经淬火+冷处理(工艺要求或必要时)+高温回火后的基体金相组织应为回火索氏体，允许有少量且细小铁素体，其含量不超过整个视场的 2%，不允许有粗大的索氏体和大块状铁素体。

　　5.4.1.2 按图 5 分级图进行分级与评级。1 级～3 级合格，4 级不合格。

　　a) 1 级 索氏体 b) 2 级 索氏体+少量铁素体

　　c) 3 级 较粗索氏体 d) 4 级 粗大索氏体

　　图 5 Cr13 型马氏体不锈钢渗前的基体组织评级图

　　5.4.2 渗后的渗层金相组织

　　5.4.2.1 钢渗后的渗层金相组织应为氮化索氏体、氮化索氏体+适当分布的化合物(即： 合金元素的氮化物或氮碳化物)。允许有半连续波纹状、珠链状和半网状氮化物。

　　5.4.2.2 按图 6 分级图进行分级与评定。1 级～5 级为合格，6 级～8 级为不合格。

　　a) 1 级 氮化索氏体+弥散分布细颗粒状化合物 b) 2 级 氮化索氏体+较多量颗粒状化合物

　　c) 3 级 氮化索氏体+半连续波纹状(半网状)化合物 d) 4 级 氮化索氏体+珠链状(半网状)化合物图 6 Cr13 型马氏体不锈钢渗层金相组织评级图

　　e) 5 级 氮化索氏体+较粗大波纹状化合物+白层

　　f) 6 级 氮化索氏体+局部网状化合物+白层

　　g) 7 级 氮化索氏体+连续网状(波纹状)化合物 h) 8 级 氮化索氏体+连续网状化合物+白层

　　图 6 Cr13 型马氏体不锈钢渗层金相组织评级图(续)

　　5.5 Cr11/Cr12 型马氏体热强不锈钢渗氮、氮碳共渗金相组织分级与评定

　　5.5.1 渗前的基体金相组织

　　5.5.1.1 Cr11/Cr12 型马氏体热强不锈钢渗前经淬火+冷处理(规定时或必要时)+高温回火处理后的金相组织应为马氏体组织，在放大 500 倍下观察，铁素体应不可见，除非专用技术文件或图样另有规定。

　　5.5.1.2 按图 7 分级图进行分级与评定。1 级～3 级为合格，4 级图显示的粗大马氏体在其晶粒度符合HB/Z 79 规定的不低于 6 级的条件下，当该粗大组织在整个视场的面积不超过 10%时，4 级为合格，否则为不合格。

　　a) 1 级 马氏体 b) 2 级 马氏体

　　c) 3 级 较粗马氏体 d) 4 级 粗大马氏体

　　图 7 Cr11/Cr12 型马氏体热强不锈钢渗前的基体金相组织评级图

　　5.5.2 渗后的渗层金相组织

　　5.5.2.1 钢渗后的渗层金相组织应为氮化马氏体+适当分布的化合物(合金元素的氮化物或氮碳化物)。允许有半连续波纹状、半连续网状氮化物。

　　5.5.2.2 按图 8 分级图分级与评定。1 级～4 级为合格，5 级～6 级为不合格。

　　a) 1 级 氮化马氏体 b) 2 级 氮化马氏体+少量弥散分布颗粒状化合物

　　c) 3 级 氮化马氏体+少量化合物+白 d) 4 级 氮化马氏体+半连续波纹状(半网状)化合物+白层

　　图 8 Cr11/Cr12 马氏体型热强不锈钢渗层金相组织评级图

　　图 8 Cr11/Cr12 马氏体型热强不锈钢渗层金相组织评级图(续)

　　5.6 4Cr14Ni14W2Mo 奥氏体不锈钢渗氮金相组织分级与评定

　　5.6.1 渗前的基体金相组织

　　5.6.1.1 钢渗前经固溶+回火处理后的基体组织应为奥氏体晶粒+合金元素(Cr 、W 、Mo)的碳化物。不允许出现粗大晶粒、变形晶粒和变形黑晶粒组织。

　　5.6.1.2 按图 9 分级图进行分级与评定。1 级～4 级为合格(2 级图为界限晶粒度)，5 级～8 级为不合格。

　　a) 1 级 奥氏体细晶粒+碳化物 200× b) 2 级 奥氏体晶粒(界限)+碳化物 200×

　　图 9 4Cr14Ni14W2Mo 钢渗前的基体组织评级图

　　c) 3 级 奥氏体晶粒+少量栾晶+碳化物 200× d) 4 级 奥氏体晶粒+晶界链状碳化物

　　e) 5 级 奥氏体粗晶粒+碳化物 200× f) 6 级 奥氏体晶粒+晶间杆状碳化物图 9 4Cr14Ni14W2Mo 钢渗前的基体组织评级图(续)

　　g) 7 级 奥氏体变形(拉长)晶粒 200× h) 8 级 奥氏体晶粒+大量变形黑晶粒 200×图 9 4Cr14Ni14W2Mo 钢渗前的基体组织评级图(续)

　　5.6.2 渗后的渗层金相组织

　　5.6.2.1 钢渗后的渗层金相组织应为氮化奥氏体晶粒、氮化奥氏体晶粒+弥散分布的化合物(合金元素的氮化物或氮碳化合物)。允许有轻微半连续波纹状、珠链状和半网状化合物。

　　5.6.2.2 按图 10 分级图进行分级与评定。1 级～2 级为合格，3 级为不合格。

　　a) 1 级 氮化奥氏体晶粒+弥散分布的细颗粒状化合物 b) 2 级 氮化奥氏体晶粒+适当分布的较大颗粒状化合物图 10 4Cr14Ni14W2Mo 钢渗氮层金相组织评级图

　　c) 3 级 氮化奥氏体晶粒+连续网状氮化物+白层

　　图 10 4Cr14Ni14W2Mo 钢渗氮层金相组织评级图(续)

　　5.7 马氏体型沉淀硬化不锈钢渗氮金相组织分级与评定

　　5.7.1 渗前的基体金相组织

　　5.7.1.1 马氏体型沉淀硬化不锈钢渗前经固溶+时效处理后的组织应为低碳马氏体时效组织，或马氏体时效组织+碳化物，不允许有块状铁素体和粗大的马氏体。

　　5.7.1.2 按图 11 分级图进行分级与评定。1 级～3 级为合格，4 级～6 级为不合格。

　　a) 1 级 马氏体 b) 2 级 较粗马氏体

　　图 11 马氏体型沉淀硬化钢渗前的基体金相组织分级图

　　c) 3 级 马氏体+碳化物 d) 4 级 马氏体粗大晶粒

　　e) 5 级 马氏体+块状铁素体 f) 6 级 马氏体+条带形聚集块状铁素体图 11 马氏体型沉淀硬化钢渗前的基体金相组织分级图(续)

　　5.7.2 渗后的渗层金相组织

　　5.7.2.1 钢渗后的渗层金相组织应为氮化马氏体+适当分布的化合物(合金元素的氮化物或氮碳化物)，允许有半连续的波纹状、半网状化合物。

　　5.7.2.2 按图 12 对渗层金相组织进行分级与评定。1 级～4 级为合格，5 级～7 级为不合格。其中4 级图放大倍数为 200×。

　　a) 1 级 氮化马氏体 b) 2 级 氮化马氏体+极少量颗粒状氮化物

　　c) 3 级 氮化马氏体+弥散分布颗粒状化合物 d) 4 级 氮化马氏体+半连续波纹状(半网状)化合物+白层 200×

　　图 12 马氏体型沉淀硬化钢渗层金相组织评级图

　　e) 5 级 a) 氮化马氏体+连续波纹状化合物+白层 f) 5 级 b) 氮化马氏体+局部网状化合物+白层

　　g) 6 级 氮化马氏体+连续网状化合物

　　注：5 级 a)、5 级 b)图显示的为渗层不同化合物形貌的同一渗层金相组织级别，两者化合物形貌共同特征是渗层波纹状氮化物、网状氮化物均与渗氮表面白层相连在一起。

　　图 12 马氏体型沉淀硬化钢渗层金相组织评级图(续)

　　h) 7 级 a) 氮化马氏体+次表层较深处的网状化合物+白层 i) 7 级b) 由次表层延续至过渡区的连续网状化合物

　　注：7 级 a)图、7 级 b)图显示的为同一检验样不同渗层深度处的金相组织形貌，7 级 a)图为渗层表层至次表层金相组织形貌，次表层连续网状化合物;7 级 b)图为渗层次表层至心部过渡区金相组织形貌，全局域呈连续网状化合物形态。

　　图 12 马氏体型沉淀硬化钢渗层金相组织评级图(续)

　　5.8 18Ni 系列马氏体时效钢渗氮金相组织分级与评定

　　5.8.1 渗前的基体金相组织

　　5.8.1.1 18Ni 系列马氏体时效钢渗前经固溶+时效处理后的基体组织应为低碳马氏体，允许有合金元素的化合物;在放大 500 倍下观察，铁素体应不可见。

　　5.8.1.2 按图 13 分级图进行分级与评定。1 级～3 级为合格，4 级为不合格。

　　a) 1 级 较细低碳马氏体 b) 2 级 低碳马氏体+弥散分布的合金元素化合物

　　c) 3 级 较粗低碳马氏体 d) 4 级 粗大低碳马氏体

　　图 13 18Ni 系列钢渗氮前的基体金相组织评级图

　　5.8.2 渗后的渗层金相组织

　　5.8.2.1 钢渗后的渗层金相组织应为氮化马氏体加适当分布的氮化物，允许有细条角状、半连续波纹状氮化物。

　　5.8.2.2 按图 14 分级图进行分级与评定。1 级～4 级为合格，5 级为不合格。

　　a) 1 级 氮化马氏体+极少量颗粒状氮化物 b) 2 级 氮化马氏体+弥散分布氮化物

　　c) 3 级 氮化马氏体+弥散分布氮化物+白层 d) 4 级 氮化马氏体+细条角状氮化物+白层

　　图 14 18Ni 系列钢渗氮层金相组织评级图

　　e) 5 级 渗层粗大氮化马氏体+白层

　　图 14 18Ni 系列钢渗氮层金相组织评级图(续)

　　6 渗氮层脆性分级与评定

　　6.1 分级图

　　渗氮层脆性级别按维氏硬度压痕边角碎裂程度分为 5 级，见表1。表 1 中压痕形貌对应的脆性级别是按试验力 98.07N(10kgf)规定的，若使用专用技术文件规定的或协商的其他试验力，应根据压痕形貌按表 2 进行脆性级别换算。

　　表 1 渗氮层脆性级别

　　表 1 渗氮层脆性级别(续)

　　6.2 检验规定

　　6.2.1 经气体渗氮、离子渗氮的零件， 必须进行渗层表面脆性检验，并按本标准规定进行分级与评定。专用技术文件另有规定时，按专用技术文件执行。

　　6.2.2 对于渗后留有磨削量的零件，也可在磨去加工余量的渗层表面测定。当渗层表面磨削量足以去除白亮层时，可不做脆性检验。

　　6.3 试验方法与评定规定

　　6.3.1 渗层表面脆性检验应在零件工作部位表面或随炉脆性试样的表面进行，采用维氏硬度计进行脆性试验，压头应与渗层检验面保持垂直，试验力规定用 98.07N(10kgf)，加载必须缓慢，一般应在 5s～10s内完成，加载后停留 5s～10s，然后卸载。特殊情况下，经双方协商， 亦可以采用 49.03N(5kgf)或294.21N(30kgf)的试验力，但应按表 2 进行换算。

　　表 2 压痕级别换算

　　6.3.2 每件试样至少测定三点维氏硬度，在放大 100 倍下进行观察检查压痕形貌，其中两点或以上压痕形貌处于相同级别才能定级，否则，需重复测定一次。其他应符合 GB/T 4340.1 规定。

　　6.3.3 按表 1 给出的压痕形貌和分级规定分级，IN、IIN 类零件 1～2 级合格，III N 类零件 1～3 级合格。当压痕出现沿角向外呈散射状的裂纹(裂痕)但裂纹(裂痕)无碎裂或崩碎时，不作为评为更劣一级的评定依据。

　　6.3.4 渗氮层脆性检验不合格，该检验样件或试样应评定为渗氮层不合格。工艺文件允许进行补救的，补救措施按 HB 5354 和相应的工艺文件规定执行。

　　7 氮碳共渗层疏松分级与评定

　　7.1 分级图

　　氮碳共渗渗层疏松级别按表面化合物层内微孔的形状、数量、密集程度分为 5 级。见图 15。

　　7.2 检验方法与评级规定

　　7.2.1 经气体氮碳共渗、离子氮碳共渗的零件，必须进行渗层疏松检验，检验可在金相组织检验用试样上进行。

　　7.2.2 渗层疏松检查在 500 倍显微镜下进行，按图 15 分级图进行分级与评定，I N 、II N 类零件 1～2 级为合格，3～5 级为不合格;IIIN 类零件 1～3 级为合格，4～5 级为不合格。

　　7.2.3 渗层疏松检验不合格，该检验试样应评定为渗层不合格。

　　化合物层致密，表面无微孔。

　　a) 1 级

　　图 15 氮碳共渗渗层疏松评级图

　　化合物层较致密，表面有少量点状微孔。

　　b) 2 级

　　化合物层微孔密集成点状孔隙，由表及里逐渐减少。

　　c) 3 级

　　图 15 氮碳共渗渗层疏松评级图(续)

　　微孔占化合物层 2/3 以上厚度，部分微孔聚集分布。

　　d) 4 级

　　微孔占化合物层 3/4 以上厚度，部分呈空洞密集分布。

　　e) 5 级

　　图 15 氮碳共渗渗层疏松评级图(续)

　　附 录 A (资料性)

　　推荐的腐蚀液

　　A.1 结构钢材料渗氮金相组织检验用侵蚀剂

　　表 A.1 为推荐的腐蚀液。

　　表 A.1 推荐的腐蚀液

　　A.2 不锈钢材料渗氮金相组织检验用侵蚀剂

　　不锈钢材料渗氮金相组织检验用侵蚀剂配方：

　　a) 氢氟酸腐蚀液：氢氟酸:硝酸:石油醚(1:2:3)，适用于常用不锈钢的渗氮、渗碳金相组织腐蚀;

　　b) 三氯化铁氢腐蚀液：三氯化铁 10g，酒精 200mL，盐酸 4mL，按比例增减，适用于常用

　　不锈钢的渗氮、渗碳金相组织腐蚀，以及马氏体时效钢类的不锈钢渗氮、渗碳金相组织腐蚀。