GB/T 38749-2020 可控气氛热处理技术要求

　　ICS 25 . 200 J 36

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 38749—2020

　　可控气氛热处理技术要求

　　Technicalrequirementsofcontrolledatmosphereheattreatment

　　2020-04-28 发布 2020-1 1-01 实施

　　国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会

　　发

　　布

　　GB/T 38749—2020

　　GB/T 38749—2020

　　前 言

　　本标准按照 GB/T 1 . 1—2009 给出的规则起草。

　　本标准由全国热处理标准化技术委员会(SAC/TC 75)提出并归口 。

　　本标准起草单位：广东世创金属科技股份有限公司、北京机电研究所有限公司、江苏丰东热技术有限公司、浙江双环传动机械股份有限公司、江苏太平洋精锻科技股份有限公司、中车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司、常州新区河海热处理工程有限公司、西安福莱特热处理有限公司。

　　本标准主要起草人：董小虹、徐跃明、向建华、李俏、常玉敏、牛万斌、张立平、杨明华、殷和平、王迪、王广生。

　　GB/T 38749—2020

　　可控气氛热处理技术要求

　　1 范围

　　本标准规定了可控气氛类别及应用、设备要求、工艺材料要求、热处理工艺、质量检验，以及安全卫生、环保及节能等技术要求。

　　本标准适用于可控气氛的保护热处理、渗碳、碳氮共渗、渗氮和氮碳共渗。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件对于本文件的应用是必不可少的。 凡是注 日期的引用文件，仅注 日期的版本适用于本文件 。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。

　　GB/T 224 钢的脱碳层深度测定法

　　GB/T 230 . 1 金属材料 洛氏硬度试验 第 1 部分：试验方法

　　GB/T 338 工业用甲醇

　　GB/T 536 液体无水氨

　　GB/T 3634 . 2 氢气 第 2 部分：纯氢、高纯氢和超纯氢

　　GB/T 4340 . 1 金属材料 维氏硬度试验 第 1 部分：试验方法

　　GB/T 4341 . 1 金属材料 肖氏硬度试验 第 1 部分：试验方法

　　GB/T 4842 氩

　　GB/T 5959 . 1 电热和电磁处理装置的安全 第 1 部分：通用要求

　　GB 5959 . 4 电热装置的安全 第 4 部分：对电阻加热装置的特殊要求

　　GB/T 6026 工业用丙酮

　　GB/T 6052 工业液体二氧化碳

　　GB/T 6820 工业用乙醇

　　GB/T 7232 金属热处理工艺 术语

　　GB/T 8121 热处理工艺材料 术语

　　GB/T 8979 纯氮、高纯氮和超纯氮

　　GB/T 9450 钢件渗碳淬火硬化层深度的测定和校核

　　GB/T 9451 钢件薄表面总硬化层深度或有效硬化层深度的测定

　　GB/T 9452 热处理炉有效加热区测定方法

　　GB/T 10067 . 1 电热和电磁处理装置基本技术条件 第 1 部分：通用部分

　　GB/T 10067 . 4 电热装置基本技术条件 第 4 部分：间接电阻炉

　　GB/T 10201 热处理合理用电导则

　　GB/T 11354 钢铁零件 渗氮层深度测定和金相组织检验

　　GB/T 13324 热处理设备术语

　　GB/T 15318 热处理电炉节能监测

　　GB 15735 金属热处理生产过程安全、卫生要求

　　GB 16297 大气污染物综合排放标准

　　GB/T 17394 . 1 金属材料 里氏硬度试验 第 1 部分：试验方法

　　GB/T 38749—2020

　　GB 17820 天然气

　　GB/T 18177 钢件的气体渗氮

　　GB/T 18449 . 1 金属材料 努氏硬度试验 第 1 部分：试验方法

　　GB/Z 18718 热处理节能技术导则

　　GB/T 20115 . 1 燃料加热装置基本技术条件 第 1 部分：通用部分

　　GB/T 20116 . 1 燃料加热装置的试验方法 第 1 部分：通用部分

　　GB/T 20123 钢铁 总碳硫含量的测定 高频感应炉燃烧后红外吸收法(常规方法)

　　GB/T 22560 钢铁件的气体氮碳共渗

　　GB/T 25744 钢件渗碳淬火回火金相检验

　　GB/T 27946 热处理工作场所空气中有害物质的限值

　　GB/T 30822 热处理环境保护技术要求

　　GB/T 32541 热处理质量控制体系

　　GB/T 34889 钢件的渗碳与碳氮共渗淬火回火

　　GB/T 38751 热处理件硬度检验通则

　　JB/ T 2841 控制气体发生装置基本技术条件

　　JB/ T 7710 薄层碳氮共渗或薄层渗碳钢件 显微组织检测

　　JB/ T 9208 可控气氛分类及代号

　　JB/ T 9209 化学热处理渗剂 技术条件

　　JB/ T 10312 钢箔测定碳势法

　　SH/T 0553 工业丙烷、丁烷

　　3 术语和定义

　　GB/T 7232、GB/T 8121、GB/T 13324、GB/T 9452、GB 15735、GB/T 32541 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

　　3.1

　　可控气氛热处理 controlledatmosphereheattreatment

　　为达到无氧化、无脱碳，或者按要求增碳或增氮，工件在炉气成分可控的炉中进行的热处理。

　　3.2

　　气氛均匀性 atmosphereuniformity

　　热处理炉内实际气氛碳势相对于工艺规定碳势的精确程度。 为各测试点的碳势相对于设定碳势的最大偏差。

　　4 可控气氛类别及应用

　　热处理用可控气氛按 JB/ T 9208 进行分类，其基本组分及用途见表 1 。

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　　表 1 可控气氛基本组分及用途

　　5 设备要求

　　5 . 1 通用技术要求

　　可控气氛热处理设备应符合 GB/T 5959 . 1、GB 5959 . 4、GB/T 10067 . 1、GB/T 10067 . 4、GB/T 20115 . 1 、 GB/T 20116 . 1、GB 15735 要求 。

　　5 . 2 加热设备

　　5 . 2 . 1 可控气氛热处理加热设备可以是周期式炉或连续式炉，加热方式可以是电加热或燃料加热，炉内加热空间可以是带炉罐或不带炉罐。

　　5 . 2 . 2 可控气氛热处理加热设备应具有良好的密封性，能保持稳定的炉内正压。

　　5 . 2 . 3 可控气氛热处理加热设备应具有良好的气氛循环，一般采用风扇和导风装置组成的气氛循环系统，保证炉内气氛均匀。

　　5 . 2 . 4 可控气氛热处理加热设备的控温系统和温度均匀性应符合 GB/T 32541 和 GB/T 9452 要求。

　　5 . 2 . 5 可控气氛渗碳炉的气氛均匀性一般小于或等于 ±0 . 10%C,检测方法按附录 A规定执行。

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　　5 . 2 . 6 可控气氛渗碳炉的气氛均匀性也可用有效硬化层深度均匀性来验证，有效硬化层深度均匀性应符合表 2 规定。 渗氮炉有效硬化层深度均匀性应符合表 3 规定，检测方法按附录 B 的规定执行。

　　表 2 可控气氛渗碳炉有效硬化层深度均匀性要求

　　表 3 可控气氛渗氮炉有效硬化层深度均匀性要求

　　5 . 3 气氛检测及控制

　　5 . 3 . 1 气氛检测常用如下气氛传感器：

　　a) 碳势检测可采用氧探头、红外仪(CO、CO 2 或 CH4)或者氧探头+红外仪等;

　　b ) 氮势检测可采用氢探头、氢分析仪和红外氨气分析仪等;

　　c) 微量水分检测可采用露点仪。

　　5 . 3 . 2 可控气氛渗碳、淬火炉气氛控制系统由碳势传感器、碳势控制仪、质量流量计或流量计+控制阀等组成。 碳势控制精度应小于或等于 ±0 . 05%C。

　　5 . 3 . 3 可控气氛渗氮应采用氮势传感器、氮势控制仪和质量流量计等组成的氮势闭环控制系统，对氨+氨分解气为气源的渗氮工艺实施精确控制。 进气管路应设置干燥装置，去除气氛中水分，水分含量 ≤0 . 01% 。氮势控制精度应小于或等于 ±0 . 1kn 。

　　5 . 3 . 4 碳势的验证检查应使用以下一种或多种方法确定：试样钢箔测定碳势法、表面含碳量的剥层测试法，钢箔测定碳势法按 JB/ T 10312 规定执行，表面含碳量剥层测试法按附录 C执行。 氮势的验证检查使用氨分解率测定仪或红外气体分析法。

　　5 . 3 . 5 对气氛发生器、渗碳淬火炉、渗氮炉内气氛的温度、碳势、氮势等参数配置连续监视、自动控制及形成记录的系统装置，对气氛组分的流量、压力等配置监视、测量和报警的装置，应控制其在偏差要求范围内。

　　5 . 3 . 6 可控气氛热处理设备应设置定碳装置、试样装置、取气口，方便装取试样和取气分析，并不应影响设备密封和正常运行。

　　5 . 3 . 7 加热元件直接接触气氛时不应与气氛发生不良反应。

　　5 . 3 . 8 炉衬直接接触气氛时不应与气氛发生不良反应，炉衬应耐气流冲刷。

　　5 . 3 . 9 带有金属炉罐的炉子，罐体和有关的其他金属附件应采用适用的合金材料(如含镍较高的合金等)制造。

　　5 . 3 . 10 可控气氛热处理加热设备应配备电(或燃料)、富化气、载气及水消耗量等计量记录装置。

　　5 . 4 冷却设备

　　5 . 4 . 1 缓冷槽

　　缓冷槽具有相应保护气氛，通过风扇或控制保护气体使冷却速度可调。

　　5 . 4 . 2 淬火槽

　　5 . 4 . 2 . 1 淬火槽应具有循环搅拌装置，满足冷却速度和均匀性的要求。

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　　5 . 4 . 2 . 2 淬火槽的容积与额定装载量重量比不小于 8,淬火时的淬火油温升小于 30 ℃ ,水基类淬火介质温升小于 20 ℃,在一个淬火循环周期内淬火介质温度应能恢复到设定值。

　　5 . 4 . 2 . 3 淬火槽与加热炉连体时，加热炉要保持正压，防止冷却介质烟雾、蒸汽进入炉膛，淬火介质上方应保持相应的气氛保护。

　　5 . 4 . 2 . 4 淬火槽具有加热和冷却控制装置，应配有分辨力不低于 ±3 ℃的温度显示仪表。

　　5 . 5 气氛制备设备

　　5 . 5 . 1 可控气氛制备方式有两种：炉外制备和炉内直接生成。

　　5 . 5 . 2 可控气氛的炉外制备设备应符合 JB/ T 2841 要求。

　　5 . 5 . 3 气氛制备设备应保证制备气体成分和压力稳定。

　　5 . 5 . 4 气氛制备设备制备气体成分应采用露点仪或者 CO 2 、CO、CH 4 红外仪或红外氨气分析仪等仪器检测和控制。

　　6 工艺材料要求

　　可控气氛热处理中常用的工艺材料要求见表 4 。

　　表 4 常用的工艺材料要求

　　7 热处理工艺

　　7 . 1 可控气氛保护热处理

　　7 . 1 . 1 可控气氛保护热处理的气氛选择

　　7 . 1 . 1 . 1 结构钢热处理常用保护气氛有氮基气氛、放热式气氛、吸热-放热式气氛、有机液体裂解气氛。

　　7 . 1 . 1 . 2 不锈钢热处理常用保护气氛有氩气、氢气、净化放热式气氛、氨制备气氛。

　　7 . 1 . 1 . 3 高温合金、钛合金热处理常用保护气氛为氩气。

　　7 . 1 . 1 . 4 可控气氛保护热处理气氛选择见表 5 。保护热处理可控气氛典型成分和用途见表 6 。

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　　表 5 热处理保护气氛的选择

　　表 6 主要保护气氛的典型成分和用途

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　　7 . 1 . 2 碳势选择

　　钢件可控气氛保护淬火加热和渗碳后工件保护淬火加热时，炉气碳势应与工件表面碳含量相当。

　　7 . 1 . 3 工艺过程

　　7 . 1 . 3 . 1 待热处理工件及工装夹具入炉前应进行表面清洗，保持表面清洁干净，工件不应有油垢、污物、锈斑、划痕、磕碰和污渍等。 捆绑用的铁丝应预先去除镀锌层。

　　7 . 1 . 3 . 2 通常每一炉应带有随炉试样，试样与工件的材料应是同炉批，同步预备热处理，具有相同表面状态和粗糙度。 检查脱碳和增碳层时随炉试样和测试方法见附录 D。

　　7 . 1 . 3 . 3 选择工装夹具，将工件平稳、牢靠装在工装夹具，保证装出炉和淬火时稳固可靠。 长杆形工件应垂直悬挂，防止或减少淬火变形。

　　7 . 1 . 3 . 4 采用碳氢类可燃性介质的可控气氛保护热处理在低于 750 ℃升温加热时，应采取措施保证安全，加热到 750 ℃后才可通入可燃性介质。 在整个工艺过程中应保证废气排气口处保持火焰燃烧。

　　7 . 1 . 3 . 5 装炉时将待热处理工件装在有效加热区内，相互之间保持适当间隙，保证气氛畅通和 良好循环。

　　7 . 1 . 3 . 6 装炉后应采取措施，尽快排气，恢复炉气气氛，尽量使炉温和炉气气氛同步恢复。 碳势实际保持时间应不少于保温时间的 2/3。

　　7 . 1 . 3 . 7 钢件的保护气氛热处理一般应保证脱碳层 ≤0 . 075 mm。

　　7 . 1 . 3 . 8 保温结束后淬火冷却操作应保持平稳，不得碰撞工件，淬火转移时间满足技术文件要求。

　　7 . 1 . 3 . 9 钢件中、高温回火时，一般采用高纯氮气保护。

　　7 . 1 . 3 . 10 对于热处理工艺过程的工艺参数、操作过程、检验结果等应有记录。

　　7 . 1 . 3 . 1 1 超高强度钢或渗碳件采用含氢的保护气氛淬火后应及时回火，注意防止氢脆，必要时应进行除氢处理。

　　7 . 2 可控气氛渗碳和碳氮共渗

　　7 . 2 . 1 气氛选择

　　可控气氛渗碳可选择吸热式气氛、氮基气氛、有机液体裂解气氛。 碳氮共渗还需添加氨气或含氨渗剂。

　　7 . 2 . 2 渗剂选择

　　渗碳或碳氮共渗渗剂应符合表 4 和 JB/ T 9209 要求。 为使工件的表层达到规定的碳含量，在选择好渗剂种类后，对组成及使用量进行调整。

　　7 . 2 . 3 工艺过程

　　7 . 2 . 3 . 1 对于不需渗碳部位防护，可采用涂敷防渗剂或采取其他防渗措施进行防护。

　　7 . 2 . 3 . 2 根据设备条件确定工件的装炉量、摆放位置及方向，选择合适工装夹具，以避免工件产生畸变、开裂等缺陷。

　　7 . 2 . 3 . 3 装炉时将待热处理工件装在有效加热区内，相互之间保持适当间隙，保证气氛畅通和 良好循环。

　　7 . 2 . 3 . 4 升温过程在低于 750 ℃升温加热时，采取措施保证安全，加热到 750 ℃后通入可燃性富化气体 。在整个工艺过程中应保证废气排气口处保持火焰燃烧。

　　7 . 2 . 3 . 5 渗碳后缓冷时，应采用适当的冷却速度，使工件表面各部分温度均匀，同时应采取措施避免工

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　　件表面氧化、脱碳和腐蚀。

　　7 . 2 . 3 . 6 现 场 碳 势 验 证 按 钢 箔 测 定 碳 势 法 或 表 面 含 碳 量 的 剥 层 测 试 法 的 规 定 进 行，并 应 符 合GB/T 32541要求 。

　　7 . 2 . 3 . 7 渗碳和碳氮共渗操作应带有符合要求的随炉试样、过程试样、核验试样，试样的材料牌号和处理条件应与工件相同;试样的尺寸和形状应能反映工件的特征，试样的安放位置应有代表性。 随炉试样用于渗碳和碳氮共渗工艺过程质量检验。 周期炉生产过程中还要定时检查过程试样;连续炉生产时还要检查核验试样。

　　7 . 3 可控气氛渗氮和氮碳共渗

　　7 . 3 . 1 气氛选择

　　可控气氛渗氮可选择氨+氨分解气氛、氨+氮气氛、氢+氮气氛。 氮碳共渗还需添加二氧化碳、醇类裂解气、吸热式气氛、放热式气氛中的任何一种气体。

　　7 . 3 . 2 工艺类型

　　可控气氛渗氮工艺类型有：定值可控渗氮、分段可控渗氮、氮势门槛值可控渗氮、动态可控渗氮。

　　7 . 3 . 3 工艺过程

　　7 . 3 . 3 . 1 根据工件的特征(材料牌号、处理前的状态、形状和尺寸以及后续加工工序等)、热处理技术要求、批量及设备条件等，制定合理的渗氮工艺，选择渗氮的温度、氮势、保温时间等或由计算机自动生成工艺参数。

　　7 . 3 . 3 . 2 可控气氛渗氮温度应低于调质预备热处理的回火或不锈钢时效处理温度 30 ℃ 。工件待渗氮表面的粗糙度一般不大于 0 . 8 μm。

　　7 . 3 . 3 . 3 装炉前对工件进行清理和清洗，去除油污、污物、切屑等污染物，并应吹(烘)干。 装炉时对工件表面状态不能产生损害。

　　7 . 3 . 3 . 4 装炉时将待热处理工件装在有效加热区内，相互之间保持适当间隙，保证气氛畅通和 良好循环。

　　7 . 3 . 3 . 5 通过对先期试件的检查，合理确定渗氮工艺参数和过程控制。 通过核验试样的检查，修正渗氮工艺参数和过程控制。 随炉试样用于渗氮和氮碳共渗工艺过程质量检验。

　　7 . 3 . 3 . 6 冷却时应防止工件之间的碰磕，减少畸变;渗氮后工件应冷却至 150 ℃以下后出炉。 冷却后工件表面应呈银灰色，表面颜色均匀一致。

　　8 质量检验

　　8 . 1 外观

　　外观检验采用目视检验，表面不能出现裂纹、熔蚀、烧伤及无法去除的划痕或碰伤等缺陷。 必要时可采用表面无损检测。

　　8 . 2 表面硬度

　　8 . 2 . 1 硬度检验按照 GB/T 38751 及 GB/T 230 . 1、GB/T 4340 . 1 和 GB/T 4341 . 1 规定进行 。

　　8 . 2 . 2 工件渗碳或碳氮共渗后表面硬度及硬度偏差应达到 GB/T 34889 或图纸技术要求。

　　8 . 2 . 3 工件渗氮或氮碳共渗后表面硬度及硬度偏差应达到 GB/T 18177、GB/T 22560 或图纸技术要求。

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　　8 . 3 心部硬度

　　8 . 3 . 1 硬度检验按照 GB/T 38751 及 GB/T 230 . 1、GB/T 4340 . 1、GB/T 4341 . 1 和 GB/T 17394 . 1 规定进行。

　　8 . 3 . 2 工件渗碳或碳氮共渗、渗氮或氮碳共渗后心部硬度应达到图纸技术要求。

　　8 . 4 表面脱碳层和增碳层深度

　　8 . 4 . 1 表面脱碳层和增碳层深度检测按 GB/T 224 或附录 D规定进行。

　　8 . 4 . 2 表面脱碳层和增碳层应符合图纸要求。

　　8 . 5 硬化层深度

　　8 . 5 . 1 硬化层深度检验按 GB/T 9450、GB/T 9451 和 GB/T 11354 规定进行。

　　8 . 5 . 2 工件渗碳或碳氮共渗后硬化层深度及偏差应达到 GB/T 34889 和图纸技术要求。

　　8 . 5 . 3 工件渗氮或氮碳共渗后硬化层深度及偏差应符合 GB/T 18177、GB/T 22560 及图纸技术要求。

　　8 . 6 显微组织

　　8.6. 1 渗碳组织检验按 GB/T 25744、JB/T 7710 规定进行，工件渗碳后显微组织应达到 GB/T 25744要求。

　　8 . 6 . 2 工件渗氮后显微组织检验按 GB/T 11354 规定进行，工件渗氮后显微组织应达到 GB/T 11354和图纸技术要求。

　　8 . 6 . 3 工件氮碳共渗后显微组织应达到 GB/T 22560 和图纸技术要求。

　　8 . 7 畸变

　　畸变量检验使用相应仪器和量具测量，工件的畸变量应符合图纸技术要求。

　　9 安全卫生要求

　　9 . 1 可控气氛热处理生产中安全卫生和劳动保护应符合 GB 15735 和 GB/T 27946 有关规定。

　　9 . 2 可控气氛热处理炉应具备超温自动切断加热电源、低温自动停止通入可燃性介质并报警的功能。

　　9 . 3 可控气氛箱式多用炉淬火室应设安全防爆装置，炉门应设防护装置。

　　9 . 4 可控气氛热处理加热炉在通入可燃性介质前应用中性气体充分置换掉炉内空气，或在高温条件下以燃烧法燃尽炉内的空气。

　　9 . 5 往炉内通入可燃性介质时，排气管或各炉门口的引火嘴应正常燃烧。

　　9 . 6 设备使用中不应人为打开或检修设备安全保护装置。 若需检修，应停止向炉内通入可燃性介质，并确认炉内可燃气氛已经燃尽或已充分置换完成后方可操作。

　　9 . 7 在下列情况下，应向炉内通入中性气体或惰性气体(即置换气体)：

　　a) 在炉温低于 750 ℃向炉内送入可燃性介质前;

　　b ) 炉子启动时或停炉前;

　　c) 气源或动力源失效时;

　　d) 炉子进行任何修理前，中断气体供应线路时。

　　9 . 8 停炉期间，为防止可燃性介质向炉内慢慢地渗漏，应在每一管路上设置两处以上关闭阀或开关。

　　9 . 9 渗氮炉应先切断原料气源并用中性气体充分置换炉内可燃性气体，在无明火条件下方可打开炉门(罩)。

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　　9 . 10 使用无前室炉渗碳，在开启炉门时应停止供给渗剂。 使用有前室炉时，在工艺过程中严禁同时打开前室和加热室炉门;停炉时应先在高温阶段停气，先打开前炉门然后再打开后炉门，使炉内可燃气体烧尽。 在以上两种情况下开启炉门的瞬间，操作人员均不得站在炉门前。

　　9 . 1 1 企业应制定所使用的可控气氛热处理炉的安全操作规程，开炉、停炉、维修等操作严格按照各类炉型的安全操作规程执行。 操作人员应严格遵守各项安全操作规程，持证上岗。

　　9 . 12 可控气氛热处理工作场所空气中有害物值应符合 GB/T 27946 的有关规定，并做好现场的监测和预防。

　　10 环保及节能要求

　　10 . 1 可控气氛热处理的环境应符合 GB/T 30822 规定。

　　10 . 2 可控气氛热处理过程应减少气体消耗和烟气排放，烟气排放应经收集处理后排放，排出气体应达到 GB/T 30822 和 GB/T 16297 要求。 渗氮废气应采用再次裂解后排放。

　　10 . 3 可控气氛热处理冷却在满足工艺要求条件下应尽量采用空气换热方式带走热量，减少冷却水消耗量。

　　10 . 4 可控气氛热处理能能耗应符合 GB/T 15318、GB/T 10201 和 GB/Z 18718 有关规定。

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　　附 录 A

　　(规范性附录)

　　渗碳气氛均匀性测试方法

　　A.1 试样

　　A.1 . 1 采用表面含碳量剥层测试法试样，见 C. 1 。

　　A.1 . 2 试样数量与热处理炉炉温均匀性检测时测量热电偶的数量相同。 试样数量不应少于 9 个 。

　　A.1 . 3 选用常用渗碳用材料制成检验试样，试样的材料应是同炉批，同步预备热处理，具有相同表面状态和粗糙度。

　　A.2 试样或试件放置

　　A.2 . 1 热处理炉炉温均匀性检测合格后方可进行渗碳气氛均匀性均匀性检测。

　　A.2 . 2 试样摆放位置与检测热处理炉炉温均匀性时试样的摆放位置相同。 试样数量超过 9 个时，可以适当减少试样数量，检验用试样应布置在炉子的工作区内有代表意义的位置。

　　A.3 热处理

　　A.3 . 1 渗碳气氛均匀性检测一般在空载情况下测试，也可在装载(满载或半载等)情况下测试。

　　A.3 . 2 按生产中最常用的渗碳工艺或碳氮共渗工艺对试样进行热处理。

　　A.4 表面含碳量测试

　　按 C. 2 和 C. 3 对所有试样进行试末制取、成分分析，确定各个试样的表面含碳量。

　　A.5 数据处理

　　将检验结果中各个试样的表面含碳量与设定碳势比较，找出最大差值，与要求渗碳气氛均匀性对比，符合规定为合格，不符合规定为不合格。

　　A.6 检测周期

　　新添置的热处理炉首次应用于生产、经过大修或技术改造的热处理炉正常情况下，每 6 个月检测一次。

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　　附 录 B

　　(规范性附录)

　　有效硬化层深度均匀性测试方法

　　B.1 试样

　　B.1 . 1 选用常用渗碳或渗氮材料制成检验试样，规格一般为直径 15 mm~ 20 mm、厚度为 8 mm~ 10 mm的圆柱样，试样中间打孔以便于吊挂;也可以使用实际生产的工件做试件。

　　B.1 . 2 试样或试件数量与热处理炉炉温均匀性检测时测量热电偶的数量相同。 试样或试件数量超过9 个时，可以适当减少，但不可少于 9 个 。

　　B.1 . 3 试样或试件的材料应是同炉批，同步预备热处理，具有相同表面状态和粗糙度。

　　B.2 试样或试件布置

　　B.2 . 1 热处理炉炉温均匀性检测合格后方可进行有效硬化层深度均匀性检测。

　　B.2 . 2 试样或试件摆放位置与检测热处理炉炉温均匀性时试样的摆放位置相同。 试样或试件数量超过 9 个时，可以适当减少试样或试件数量，检验试样或试件布置在炉子的工作区内有代表性的位置。

　　B.3 热处理

　　B.3 . 1 有效硬化层深度均匀性检测一般在空载情况下测试，也可在装载(满载或半载等)情况下测试。

　　B.3 . 2 按生产中最常用的渗碳工艺或渗氮工艺对试样或试件进行渗碳热处理或渗氮热处理。

　　B.4 有效硬化层深度检测

　　按 GB/T 9450、GB/T 9451 或 GB/T 11354 规定对所有试样或试件的有效硬化层深度进行检测。

　　B.5 数据处理

　　将最大有效硬化层深度与最小有效硬化层深度的差值，与要求的均匀性进行对比，符合规定为合格，不符合规定为不合格。

　　B.6 检测周期

　　新添置的热处理炉首次应用于生产、经过大修或技术改造的热处理炉在正常情况下，每 6 个月检测一次。

　　GB/T 38749—2020

　　附 录 C

　　(规范性附录)

　　表面含碳量剥层测试方法

　　C.1 试样

　　C.1 . 1 试样的材料、表面状态和粗糙度应与工件相同，并与工件同步热处理。 推荐剥层试样如图 C. 1

　　所示。 试样长度与直径不限于标注的尺寸，以保证每层所剥下的削末满足化学分析所需的重量为准。

　　单位为毫米

　　图 C.1 渗碳剥层试样图

　　C.1 .2 采用两端带有顶针孔的直径试棒，试样的细端是为了方便热处理时悬挂和车削时夹持，试样跳动量应不大于 0 . 02 mm。

　　C.2 试末制取

　　C.2. 1 从剥层试样圆柱表面切取试末，加工过程中应控制车刀的进刀量和车削的转速，避免产生过烧和过热氧化，从颜色上分辨不应产生黄、蓝、黑等非基体金属颜色。

　　C.2.2 车削时每道剥层的厚度一般应不大于 0 . 05 mm,每层试末应分别收集包装并做好标记。 当要求以 0 . 1 mm厚度为检验分析剥层试末的含碳量时，对于每 0 . 05 mm 剥层的试末可以将相邻的两层试末合并混合均匀包装并做好标记。

　　C.3 成分分析

　　采用 GB/T 20123 的方法，对试末进行碳含量分析，以确定气氛的碳势值。 必要时可检测 2~3 次 ，取平均值作为所测气氛的碳势。

　　GB/T 38749—2020

　　附 录 D

　　(规范性附录)

　　薄脱碳层、增碳层测定方法

　　D.1 显微(努氏或维氏)硬度法

　　D.1 . 1 硬度界限值

　　薄脱碳层、增碳层深度为从制件表面垂直向内测量到比基体硬度值低或高某一硬度值处的距离，该处的硬度为硬度界限值。 对超高强度钢(强度级别大于或等于 1 470 MPa) 比基体硬度值低 30 HK(或等效 HV)、对其他强度级别的钢比基体硬度值低 40 HK(或等效 HV)的硬度为脱碳层深度的硬度界限值 。 比基体硬度值高 10 HK(或等效 HV)的硬度为增碳层深度的硬度界限值。

　　D.1 . 2 试样及其制备

　　D.1 . 2 . 1 试样应是随炉淬火试样或从淬火后的制件上截取，测量起始表面的粗糙度 Ra应不低于3 . 2 μm,截取时应防止过热。

　　D.1 . 2 . 2 试样可用下列形式之一：

　　a) 横直面试样：试样尺寸一般为 15 mm×15 mm×10 mm 或 φ15 mm×10 mm。淬火后，测试面应垂直于制件或随炉试样的表面。

　　b ) 弦向面试样：试样厚度为 3 mm~6 mm,直径 φ 为 12 . 5 mm~25 mm,允许有一个小中心孔。试样淬火后于弧形表面处磨制一个弦长(c)为 3 mm~7 mm 的磨面(见图 D. 1) 。

　　c ) 斜向面试样：其尺寸一般为 10 mm×10 mm×15 mm,淬火后加工成的斜面与表面间夹角应不大于 12°,脱碳层越薄夹角越小(见图 D. 2) 。

　　GB/T 38749—2020

　　说明：

　　d —实际脱碳层、增碳层深度，单位为毫米(mm) ;

　　L —测量量面上测得的脱碳层、增碳层深度，单位为毫米(mm) ;

　　C — 弦表面长度，单位为毫米(mm) ;

　　r —试验半径，单位为毫米(mm) 。

　　图 D.1 弦向面试样镶片和抛光示意图

　　说明：

　　α—斜角与表面夹角，单位为度(°) ;

　　其余符号见图 D. 1 说明。

　　图 D.2 斜向面试样镶片和抛光示意图

　　GB/T 38749—2020

　　D.1 . 2 . 3 金相试样须镶嵌后制备，上下面应平行，防止试样表面过热和边缘角度改变。

　　D.1 . 3 努氏或维氏硬度的测量

　　D.1 . 3 . 1 努氏硬度测量方法应符合 GB/T 18449 . 1,维氏硬度测量方法应符合 GB/T 4340 . 1 。

　　D.1 . 3 . 2 沿垂直于试样检测面方向向内测量努氏或维氏硬度。 试验负荷一般在 0 . 98 N~4 . 9 N(0 . 1 kgf ~0.5 kgf),维氏硬度推荐用 1.96 N(0.2 kgf),努氏硬度推荐用 4.9 N(0.5 kgf)。维氏硬度与努氏硬度

　　换算关系见表 D. 1 和图 D. 3 。

　　D.1 . 3 . 3 硬度压痕应当打在垂直于表面的一条或多条平行线上(见图 D. 4),并在宽度 W = 1 . 5 mm 区域内 。最靠近表面的压痕中心至试样表面的距离(s1)约为压痕对角线 2 . 5 倍 。

　　表 D.1 维氏硬度与努氏硬度换算表

　　GB/T 38749—2020

　　图 D.3 维氏硬度与努氏硬度换算关系曲线

　　图 D.4 硬度压痕位置示意图

　　GB/T 38749—2020

　　D.1 . 4 脱碳层、增碳层深度的计算

　　D.1 . 4 . 1 横 直 面 试 样 的 实 际 脱 碳 层、增 碳 层 深 度 d 为 测 量 面 直 接 测 量 的 脱 碳 层、增 碳 层 深 度 L，即d=L。

　　D.1 . 4 . 2 弦向面试样的实际脱碳层、增碳层深度按式(D. 1)或式(D. 2)计算：

　　d=r-槡r2 - L(C-L) …………………………( D.1 )

　　或近似式：

　　d …………………………( D.2 )

　　式中：

　　d —实际脱碳层、增碳层深度，单位为毫米(mm) ;

　　L —测量量面上测得的脱碳层、增碳层深度，单位为毫米(mm) ;

　　C — 弦表面长度，单位为毫米(mm) ;

　　r —试验半径，单位为毫米(mm) 。

　　如果试样直径 φ 为 12 . 5 mm、19 mm 和 25 mm 时，d值可以从图 D. 5 的曲线上直接查出。

　　GB/T 38749—2020

　　图 D.5 φ12.5 mm、φ19 mm和 φ25 mm 圆柱试样的弦长、距离和深度关系

　　示例：

　　试样直径 φ 为 19 mm, 弦表面的长度 犆 为 5 mm,若测量面上脱碳层深度 犔 为 0 . 3 mm, 则实际脱碳层深度 犱 为0 . 075 mm 。

　　D.1 . 4 . 3 斜向面试样的实际脱碳层、增碳层深度按式(D. 3)计算：

　　犱=犔 × sinα …………………………( D.3 )

　　式中：

　　犱 —实际脱碳层、增碳层深度，单位为毫米(mm) ;

　　GB/T 38749—2020

　　L —测量量面上测得的脱碳层、增碳层深度，单位为毫米(mm) ;

　　α —斜角与表面夹角，单位为度(°) 。

　　D.1 . 5 脱碳层、增碳层深度的评定

　　D.1 . 5 . 1 硬度变化曲线评定法

　　将硬度测试结果绘制一条相对于至表面距离的硬度变化曲线(见图 D. 6),按硬度界限值从曲线上确定测量面上脱碳层、增碳层深度 L。

　　图 D.6 硬度变化曲线

　　在弦向面和斜向面上测得面上脱碳层、增碳层深度 L 按 D. 1 . 4 分别计算出实际脱碳层、增碳层深度d。也可用内插法计算脱碳层深度，其方法参见 GB/T 9450 。

　　D.1 . 5 . 2 直接评定法

　　D.1 . 5 . 2 . 1 在横直面上先测基体硬度，再在技术条件规定的脱碳层深度测硬度。 根据硬度界限值评定脱碳层深度是否满足技术条件要求。

　　D.1 . 5 . 2 . 2 在弦向面和斜向面上测量硬度时，应按 D. 1 . 4 计算出相应的深度处测硬度。

　　D.1 . 5 . 2 . 3 当要求零脱碳或测增碳层深度时，不可用直接评定法。

　　D.1 . 5 . 3 仲裁

　　仲裁时，用硬度变化曲线评定法。

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　　D.2 表面硬度法

　　淬火后的硬度试样经细砂纸磨去因热处理产生的氧化物(最大磨量 0 . 013 mm),用洛氏 HRA 和表面洛氏 HR15N 同时测量硬度，其硬度值在表 D. 2 范围时，脱碳层深度小于或等于 0 . 075 mm, 无增碳层。

　　此方法只适用于热处理车间检验，用于判断是否合格，不作为报告依据。

　　表 D.2 试样的名义含碳量和允许的表面硬度