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使用GNR S3直讀光譜儀測試成品件滲氮層
閱讀：1008 發布時間：2023-10-10
在使用直讀光譜儀測試成品件時，經常遇到樣品表面與內部組織不一致的情況。有些客戶會要求直接使用光譜儀檢測產品表層材質，以了解金屬表層處理效果。
GNR S3測試現場
金屬表面處理方法中，只有化學熱處理才會改變產品基體材料的化學成分。其他方法要么是改變基材金屬本身的物理狀態(硬度、韌性、強度等)，要么是在其表面覆蓋保護層(電鍍、涂料、磷化等)。
基材本身物理狀態的改變，和表面的覆蓋層都會在激發過程中會影響電火花的離子化效率，從而對整體或部分元素的檢測數據產生影響。例如，直接測試表面有銅鍍層的成品件，會使得銅含量結果偏高;有涂層的樣品在單點激發時，前三個點會由于激發效果差(受涂層材質和厚度影響較大)，導致數據不穩定，需要進行連續激發。但總得來說，這類不改變本體材料的處理方法對總體結果的影響不會特別大，都可以使用直讀光譜儀進行測試。
氣體滲碳法示意圖
在化學熱處理工藝中，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部主體部分，從而獲得更加優良的表面性能。其中，滲氮工藝具有諸多優點，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，*重要的是無需再次熱處理，可避免熱處理帶來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，再分別逐層測試的方法，幫助客戶檢測了表面帶有滲氮層的產品。該客戶為國內某摩托車品牌生產發動機內部齒輪配件。以下給出產品實物圖，和具體測試數據。
客戶產品激發后表面打磨實物圖
表1. 使用S3測試滲氮產品數據
上表中，每3組數據為一層，共激發了4層數據。可以看到，產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%，說明滲氮工藝確實有效果。本次檢測是受客戶委托進行的探究性試驗，沒有具體考察每層打磨深度和含量之間的函數關系。要研究每一層滲氮深度及相關硬度、強度、微觀組織等詳細信息，還需要客戶利用三坐標、硬度計和金相顯微鏡等工具對產品進一步深挖分析。