路径: 主页 > GB/T > 第343页 > GB/T 11354-2025 | 标准编号 | GB/T 11354-2025 (GB/T11354-2025) | | 中文名称 | 钢件渗氮层深度测定和金相组织检验 | | 英文名称 | Determination of nitriding hardness depth and metallographic examination for steel | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | J36 | | 国际标准分类 | 25.200 | | 字数估计 | 22,231 | | 发布日期 | 2025-08-29 | | 实施日期 | 2026-03-01 | | 旧标准 (被替代) | GB/T 11354-2005 | | 发布机构 | 国家市场监督管理总局、国家标准化管理委员会 | GB/T 11354-2025: 钢件渗氮层深度测定和金相组织检验
ICS 25.200
CCSJ36
中华人民共和国国家标准
代替GB/T 11354-2005
钢件渗氮层深度测定和金相组织检验
2025-08-29发布
2026-03-01实施
国 家 市 场 监 督 管 理 总 局
国 家 标 准 化 管 理 委 员 会 发 布
目次
前言 Ⅲ
1 范围 1
2 规范性引用文件 1
3 术语和定义 1
4 符号和缩略语 2
5 渗氮层深度测定 2
6 渗氮层金相组织检验 5
7 试验报告 13
附录A(规范性) 插值法测定渗氮硬化层深度 14
参考文献 15
前言
本文件按照GB/T 1.1-2020《标准化工作导则 第1部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定
起草。
本文件代替GB/T 11354-2005《钢铁零件 渗氮层深度测定和金相组织检验》,与GB/T 11354-
2005相比,除结构调整和编辑性改动外,主要技术变化如下:
a) 更改了范围(见第1章,2005年版的第1章);
b) 增加了“渗氮硬化层深度”和“化合物层厚度”术语和定义(见3.1、3.2);
c) 增加了符号和缩略语(见第4章);
d) 增加了硬化层深度的测定原理、试验设备的规定(见5.1.1、5.1.2);
e) 更改了试样、测定方法和结果的规定(见5.1.3、5.1.4、5.1.5,2005年版的第5章、6.1);
f) 删除了测量步骤和结果、金相法和仲裁的规定(见2005年版6.2、6.3、6.4);
g) 增加了对化合物层厚度的测定方法(见5.2);
h) 更改了原始组织级别说明,并删除了“细针状索氏体”[见图6a)~e),2005年版的表1];
i) 删除了金相组织检验中关于原始组织、渗氮层脆性、渗氮层疏松、氮化物级别评定中重要零件
的规定(见2005年版的4.2、7.4、8.2、9.2);
j) 删除了渗氮层脆性重复测定1次的规定(见2005年版的7.3);
k) 更改了试验报告中的内容(见第7章,2005年版的第10章);
l) 增加了插值法测定渗氮硬化层深度(见附录A)。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。
本文件由全国热处理标准化技术委员会(SAC/TC75)提出并归口。
本文件起草单位:中国机械总院集团北京机电研究所有限公司、浙江双环传动机械股份有限公司、
中国石油大学(华东)、浙江国检检测技术股份有限公司、大连华锐重工集团股份有限公司、重庆齿轮箱
有限责任公司、江苏丰东热处理及表面改性工程技术研究有限公司、北京石油机械有限公司、江苏金色
工业炉股份有限公司、青岛丰东热工技术有限公司、浙江巨跃齿轮有限公司、天润工业技术股份有限公
司、高斯贝尔热系统江苏有限公司、浙江求精科技有限公司、苏州热工研究院有限公司、杭州前进齿轮箱
集团股份有限公司、成都赛飞斯金属科技有限公司、湖南南方宇航高精传动有限公司、上海中研仪器制
造有限公司、山东博特轴承有限公司、重庆晶焱鑫聚奎科技有限公司、昆山三民涂赖表面处理技术有限
公司、南京工艺装备制造股份有限公司、如皋市宏茂重型锻压有限公司、江苏神盾工程机械有限公司、中
冶陕压重工设备有限公司、常州新区河海热处理工程有限公司、中车戚墅堰机车车辆工艺研究所股份有
限公司。
本文件主要起草人:徐跃明、李俏、周志强、李美艳、王慧、曹凤角、赵芸、史有森、王瑞霄、陈卫东、
李丹、史天振、孙军、邹朝辉、王昌飞、赖云亭、周焕辉、周卫宁、齐玲、尉贺宝、张书玉、陈安东、王建才、
丁翔、周青春、张宏麟、彭元飞、殷和平、李平平、张甜、曹宁、张灵、马明亮、秦立学。
本文件于1988年首次发布,2005年第一次修订,本次为第二次修订。
钢件渗氮层深度测定和金相组织检验
1 范围
本文件规定了钢件渗氮及氮碳共渗渗层深度的测定方法和渗氮前及渗氮后金相组织的检验方法。
本文件适用于钢件气体渗氮、离子渗氮、氮碳共渗处理后的渗氮硬化层深度和化合物层厚度的测
定,以及渗氮层脆性、疏松、脉状氮化物和渗氮前组织的检验与评定。
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
GB/T 4340.2 金属材料 维氏硬度试验 第2部分:硬度计的检验与校准
GB/T 7232 金属热处理 术语
GB/T 18449.1 金属材料 努氏硬度试验 第1部分:试验方法
GB/T 18449.2 金属材料 努氏硬度试验 第2部分:硬度计的检验与校准
GB/T 34895 热处理金相检验通则
3 术语和定义
GB/T 7232界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
从渗氮层表面至比心部高出50HV界限硬度处的垂直距离。
注:心部硬度是3倍硬化层深度处5个以上测量值的算术平均值,按四舍五入取10HV的整数倍。
3.2
化学热处理时渗入元素与基体中金属元素形成的表面化合物层厚度。
3.3
钢件在渗氮处理前的显微组织。
3.4
在一定的试验力作用下,渗氮件表面维氏硬度压痕边角碎裂的程度。
3.5
渗氮件表面化合物层内微孔的疏密程度。
3.6
渗氮件扩散层中与表面平行走向的脉浪状氮化物。
4 符号和缩略语
表1给出的符号和缩略语适用于本文件。
表1 符号和缩略语
符号和缩略语 单位 说明
di mm 从工件表面到每个硬度压痕中心的距离
Δd mm 两相邻压痕中心的距离
HL HV 界限硬度
5 渗氮层深度测定
5.1 渗氮硬化层深度
5.1.1 原理
从垂直于试样表面的横截面上的硬度梯度曲线确定硬化层深度。
用图解法从与距表面距离的硬度分布曲线上得出硬化层深度。
5.1.2 试验设备
采用维氏硬度进行试验,硬度计按GB/T 4340.2的规定进行检验与校准。
经相关方约定,也可采用努氏硬度试验,并按GB/T 18449.2的规定对硬度计进行检验与校准。
5.1.3 试样
5.1.3.1 除特殊约定外,应在符合以下条件的工件的横截面上测定硬化层深度。
a) 测试的横截面应垂直于零件的纵向轴线,如无纵向轴线,经相关方协议可在垂直于零件某一位
置表面的横截面上测试。
b) 当渗氮层深度与压痕尺寸不适合时,经协商可采用台阶试样(见图1)或楔形试样(见图2),并
采用较低试验力进行硬度测试。台阶试样从工件表面到基体每个台阶高度为0.05mm 或
0.10mm,并需要精密研磨。台阶试样用于硬化层深度已大致确定的情况下,其测定方法按照
附录A的规定。
标引序号说明:
1---硬化层。
图1 台阶试样
标引说明:
1 ---试样表面;
2 ---斜切面;
3 ---硬化层;
4 ---硬度压痕;
d ---实际深度;
l ---测试深度。
a 实际深度d由公式d=lsinα得出。
b 测试深度l随斜率(d/l)而变化。
图2 楔形试样
5.1.3.2 经相关方协商采用试样测定时,试样的材料及热处理工艺应与工件相同。
5.1.3.3 试样采用抛光无腐蚀的表面。切割试样时尽可能以平缓的技术与方式进行,试样应固定好以
保证良好的边缘。研磨和抛光时采用合适的研磨料,去除切割和磨削时损坏的试样表面,以免影响测试
面的硬度,并避免边缘形成圆角。测试面应抛光到能够准确测量硬度压痕尺寸。试验力越小,对试样的
制备质量要求越高。
5.1.4 测定方法
5.1.4.1 在宽度(W)为1.5mm范围内,在垂直于表面的一条或多条平行线上进行硬度压痕试验,见
图3。平行线之间的距离应符合GB/T 4340.1或GB/T 18449.1的要求。
5.1.4.2 相邻压痕中心距(Δd)不小于3倍的压痕对角线长度。相邻压痕中心至表面的距离差(例如:
d2-d1)不应超过0.1mm,测量压痕中心至表面的距离精度应达到±25μm。每个压痕对角线的测量
精度应符合GB/T 4340.2或GB/T 18449.2的要求。第一个压痕的中心距表面距离d1 至少应为压痕
对角线长度的2.5倍。
图3 硬度压痕位置示意图
5.1.4.3 进行硬度压痕试验时,维氏硬度或努氏硬度试验力范围为0.9807N~9.807N,一般采用
2.942N。
5.1.4.4 硬度压痕试验应在高质量光学显微镜以及良好的照明条件下进行,显微镜应有足够的放大倍
数,以保证压痕四角清晰无变形。
5.1.4.5 在试样表面的两个或多个测试宽带上进行硬度测试,测试宽带的位置经相关方协商选取。将
每一个测试宽带测试后的结果绘制一条硬度分布曲线。
5.1.5 结果求值
5.1.5.1 按照5.1.4的测定方法,绘制图4所示的硬度分布曲线,曲线上与界限硬度(心部硬度+50HV)对
应的距表面距离即为渗氮硬化层深度。
图4 硬度分布曲线
5.1.5.2 渗氮硬化层深度应在两个测试宽带上进行测试,如果2次测试结果在10%偏差范围内,可取
2个结果中的较大值作为有效测试结果。超过此偏差,应重复测试。
5.1.5.3 在渗氮硬化层深度已大致确定时,可采用附录A的方法。
5.2 化合物层厚度
5.2.1 化合物层厚度用金相法测定。
5.2.2 在垂直于零件的渗氮层表面切割试样,切割试样时避免损坏表面层。研磨和抛光试样时,可采
用镶嵌金属片或电镀以保护试样表面。
用显微镜观察时,选用的放大倍数应保证显示的化合物层占1/3~2/3的视场。
进行厚度测量时,推荐在5mm宽带范围内测量10个值(见图5),并取其平均值。
图5 化合物层厚度测定示意图
6 渗氮层金相组织检验
6.1 原始组织
6.1.1 渗氮前原始组织分级
调质钢(以38CrMoAl钢为例)渗氮前原始组织按索氏体中的游离铁素体量分为5级,见图6。
a) 1级,游离铁素体量极少
图6 渗氮前原始组织级别图(4%硝酸乙醇溶液侵蚀)
b) 2级,游离铁素体量< 5%
c) 3级,游离铁素体量< 15%
d) 4级,游离铁素体量< 25%
图6 渗氮前原始组织级别图(4%硝酸乙醇溶液侵蚀)(续)
e) 5级,游离铁素体量 >25%
图6 渗氮前原始组织级别图(4%硝酸乙醇溶液侵蚀)(续)
6.1.2 检验方法及要求
原始组织在渗氮前进行检验(对大零件可在距表面2mm 的深度范围内检查),检验方法符合
GB/T 34895的规定。检验结果参照图6进行评定,一般1级~3级为合格。渗氮零件的工作面不应有
脱碳层或粗大的索氏体组织。
6.2 渗氮层脆性
6.2.1 渗氮层脆性分级
渗氮层脆性按维氏硬度压痕边角碎裂的程度分为5级,分级标准见图7和表2。
图7 渗氮层脆性级别图(试验力为98.07N)
表2 渗氮层脆性级别说明
级别 渗氮层脆性级别说明
1 压痕边角完整无缺
2 压痕一边或一角碎裂
3 压痕二边或二角碎裂
4 压痕三边或三角碎裂
5 压痕四边或四角碎裂
6.2.2 渗氮层脆性要求
应在渗氮零件工作部位或随炉试样的表面检验渗氮层脆性。对于渗氮后留有磨削量的零件,也可
在磨去加工余量后的表面进行检查。渗氮层脆性一般要求1级~3级。
经气体渗氮的零件应进行脆性检查。
6.2.3 检验方法
用维氏硬度计检验渗氮层脆性。采用98.07N试验力,缓慢加载5s~9s,再停留5s~10s,然后卸
去载荷。特殊情况下,经相关方协商,可采用49.03N或294.21N的试验力,但应按表3的值换算。
表3 脆性级别换算
试验力
N(kgf)
脆性级别换算(级)
49.03(5) 1 2 3 4 4
98.07(10) 1 2 3 4 5
294.21(30) 2 3 4 5 5
6.2.4 检验要求
将硬度压痕放大100倍,对照图7评定级别。每件至少测3点,其中2点以上处于相同级别时,才
能定级,否则应重复测定。
6.3 渗氮层疏松
6.3.1 渗氮层疏松级别
渗氮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8。
a) 1级,化合物层致密,表面无微孔
图8 渗氮层疏松级别图(2%硝酸乙醇溶液侵蚀)
b) 2级,化合物层较致密,表面有少量细点状微孔
c) 3级,化合物层微孔密集成点状孔隙,由表及里逐渐减少
d) 4级,微孔占化合物层2/3以上厚度,部分微孔聚集分布
图8 渗氮层疏松级别图(2%硝酸乙醇溶液侵蚀)(续)
e) 5级,微孔占化合物层3/4以上厚度,部分呈孔洞密集分布
图8 渗氮层疏松级别图(2%硝酸乙醇溶液侵蚀)(续)
6.3.2 检验方法及要求
将渗氮层试样在显微镜下放大500倍。取其疏松最严重的部位,参照图8进行评定。一般1级~
3级为合格,特殊零件可协商确定。
经氮碳共渗处理的零件,应进行疏松检验。
6.4 渗氮层氮化物
6.4.1 氮化物级别
将渗氮层中氮化物按扩散层中氮化物的形态、数量和分布情况分为5级,见图9。
6.4.2 检验方法及要求
扩散层中氮化物在显微镜下放大500倍,取其组织最差的部位进行检验。对照图9进行级别评定。
一般1级~3级为合格,特殊零件可协商确定。
经气体渗氮或离子渗氮的零件应进行氮化物检验。
a) 1级,扩散层中有极少量呈脉状分布的氮化物
b) 2级,扩散层中有少量呈脉状分布的氮化物
c) 3级,扩散层中有较多呈脉状分布的氮化物
图9 渗氮层中氮化物级别图(4%硝酸乙醇溶液侵蚀)
d) 4级,扩散层中有较严重的脉状氮化物和少量断续网状分布的氮化物
e) 5级,扩散层中有连续网状分布的氮化物
图9 渗氮层中氮化物级别图(4%硝酸乙醇溶液侵蚀)(续)
7 试验报告
除相关方约定外,试验报告应至少包括以下内容:
a) 本文件编号;
b) 工件的名称、材料及渗氮工艺等;
c) 试样名称、识别号码、检验部位及数量等;
d) 试验方法,如硬度试验方法......
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