| 标准编号 | GB/T 17879-2023 (GB/T17879-2023) | | 中文名称 | 齿轮 磨削后表面回火的化学浸蚀检验 | | 英文名称 | Gear - Surface temper etch inspection after grinding, chemical method | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | J17 | | 国际标准分类 | 21.200 | | 字数估计 | 18,169 | | 发布日期 | 2023-08-06 | | 实施日期 | 2023-08-06 | | 旧标准 (被替代) | GB/T 17879-1999 | | 发布机构 | 国家市场监督管理总局、中国国家标准化管理委员会 | GB/T 17879-2023: 齿轮 磨削后表面回火的化学浸蚀检验
ICS 21.200
CCSJ17
中华人民共和国国家标准
代替GB/T 17879-1999
齿轮 磨削后表面回火的化学浸蚀检验
(ISO 14104:2017,IDT)
2023-08-06发布
2023-08-06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 Ⅰ
1 范围 1
2 规范性引用文件 1
3 术语和定义 1
4 设备与要求 1
4.1 容器材料 1
4.2 检验区域 1
4.3 清洗装置 1
4.4 计时装置 1
4.5 灰度对比卡 1
5 试剂 2
5.1 清洗材料 2
5.2 硝酸 2
5.3 盐酸 2
5.4 酒精 2
5.5 水 2
5.6 碱溶液 2
5.7 防锈油 2
6 检验程序 2
6.1 通则 2
6.2 清洗 5
6.3 浸蚀 5
7 检验标准 7
7.1 目视显像与分级 7
7.2 表面硬度的影响 7
8 回火浸蚀变色的去除 7
9 表面回火零件的返修 7
10 操作人员资质 8
11 维护和管理 8
12 安全和环境保护 13
13 规范和文件 14
13.1 规范 14
13.2 文件 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 17879-1999《齿轮 磨削后表面回火的浸蚀检验》,与GB/T 17879-1999相
比,除结构调整和编辑性改动外,主要技术变化如下:
a) 增加了“灰度对比卡”(见4.5);
b) 更改了试剂硝酸、盐酸的要求(见5.2和5.3,1999年版的3.2和3.3);
c) 增加了试剂“防锈油”的要求(见5.7);
d) 增加了检验程序“通则”(见6.1);
e) 更改了酸洗和浸蚀溶液的浓度(见表2和表3);
f) 更改了“回火浸蚀变色的去除”(见第8章,1999年版的第7章);
g) 更改了“表面回火零件的返修”(见第9章,1999年版的第6章);
h) 增加了“操作人员资质”(见第10章);
i) 增加了“规范和文件”(见第13章)。
本文件等同采用ISO 14104:2017《齿轮 磨削后表面回火的化学浸蚀检验》。
本文件做了下列编辑性改动:
---删除了4.5、图1和图3中涉及商品名称的信息。
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。
本文件由全国齿轮标准化技术委员会(SAC/TC52)提出并归口。
本文件起草单位:郑机所(郑州)传动科技有限公司、南京高精齿轮集团有限公司、金华新天齿轮有
限公司、内蒙古第一机械集团有限公司、浙江台玖精密机械有限公司、郑州机械研究所有限公司、河南科
技大学、浙江双环传动机械股份有限公司、西安法士特汽车传动有限公司、西北工业大学、重庆齿轮箱有
限责任公司、浙江中柴机器有限公司、汇工(河北)机械集团有限公司、山东尤科斯石油装备有限公司、洛
阳科大格尔传动研究院有限公司。
本文件主要起草人:王志刚、汪正兵、王伟、吕传贵、管洪杰、姚倡锋、王小海、陈金山、古瑞杰、
范瑞丽、尤广福、余功炎、陈永祥、丁英晖、陈超、罗建勤、刘国强、苏建新、李海霞、黄宗俊、闫鹏辉、
李昊成、谭靓、郭情情、王东飞、何孟兴、秦港、姜增光、陈金扣、魏冰阳、邓效忠、张鹏、汪慧君。
本文件于1999年首次发布,本次为第一次修订。
齿轮 磨削后表面回火的化学浸蚀检验
1 范围
本文件规定了用化学浸蚀的方法对磨削表面的局部过热进行检测及分级的操作和要求。
本文件描述的检测方法主要用于齿轮磨削表面,也可用于热处理后因机加工(如硬车削、铣削、去毛
刺、倒角等)形成的异常表面。由于渗碳、脱碳导致的表面金相变化的检测可参照使用。
与大多数表面硬度检测方法相比,本文件描述的方法对于硬度变化更加敏感,以往的一些检测方法
本文件不再推荐。
本文件适用于齿轮、轴、花键和轴承等淬火钢零件,不适用于氮化零件和不锈钢制零件。
注:本方法有时也被称为“硝酸腐蚀”,但不能与其他方法中的“硝酸腐蚀”等相混淆。
表面回火浸蚀工序用于表面磨削之后、最终精加工(如超精加工、喷丸和珩磨)之前。
2 规范性引用文件
本文件没有规范性引用文件。
3 术语和定义
本文件没有需要界定的术语和定义。
4 设备与要求
4.1 容器材料
不应与所盛溶液发生反应,不会损伤被测零件。所有容器宜贴有所盛溶液的标签,容器不用时宜盖
好。容器标识宜符合相关规定。
4.2 检验区域
应有充足的照明,无阴影和反射。光照强度不宜低于2200lx(≈200英尺烛光)。
4.3 清洗装置
清洗方法应采用碱液清洗、蒸汽去油等,或相应工艺。
4.4 计时装置
应采用适当的计时方法,保证同组中所有零件的处理过程一致。
4.5 灰度对比卡
宜选用合适的灰度对比卡。
可用图1示例的灰度卡,也可使用已知表面回火显像的样件进行比对。
图1是商业化的灰度卡示例。由于复制图像质量的差异,此图像所显示的灰阶度不一定准确,仅供
参考,不应用于本文件规定的检测评价。
灰度卡宜定期更新。
图1 灰度卡
5 试剂
所有的化学试剂应为工业级或更纯的等级。
5.1 清洗材料
确保能去除所有的污渍、磨粒和油渍,使被检表面可形成不破水膜。不破水膜指表面用低于40℃
的清水漂洗干净后,零件表面水膜至少能在15s内保持不破。
5.2 硝酸
见表2和表3。
5.3 盐酸
见表2和表3。
5.4 酒精
使用不含油等杂质的清洁甲醇或变性乙醇。
5.5 水
清洁无杂质。首选蒸馏水。
5.6 碱溶液
pH值不低于10的氢氧化钠水溶液,或者其他相当的溶液。
5.7 防锈油
脱水防锈油,能除水且不遮盖被浸蚀的表面。
6 检验程序
6.1 通则
流程见图2。首先清洗零件(见6.2和表1),再根据零件的钢材类型按表2或表3中对应的操作步
骤对零件进行浸蚀。除另有规定外,应按照供方意愿选择特定的检验程序。
表1 清洗方法举例
污物类型 清洗方法
染料和墨迹 酒精、丁酮或相当的溶液
油、脂 蒸汽
皂化液 除碱液(60℃~80℃)或超声波
图2 检验程序流程图
表2 Ⅱ型浸蚀
步骤a 过程 溶液b 推荐时间c 备注
硝酸浸蚀d
灰度:
浸泡7(M)~11;
擦拭7(M)~15
硝酸,1.5%~5%(体积分数):
---酒精溶剂
---水溶剂
30s~60s
10s~30s
出现黑色氧化膜的时间会有所不同,宜
重复试验以确定具体时长
2 漂洗 水或酒精 按要求 去酸
表2 Ⅱ型浸蚀 (续)
步骤a 过程 溶液b 推荐时间c 备注
3 酒精浸泡e 酒精 蘸 去水
脱色d
灰度:
浸泡6~10,
擦拭2~10
盐酸,2%~6%(体积分数):
---在酒精中
---在水中
30s~60s
宜浸泡足够的时间,使零件上呈现出均
匀的棕灰色。宜重复试验,以确定脱色
的具体时长
5 漂洗 水 按要求 去酸
6 中和 pH值不低于10 10s~60s 浸入后搅动零件
7 漂洗 水 按要求 去腐蚀性溶剂
8 干燥f,g 酒精或热水 浸泡和干燥 去水
9 涂油 防锈油 按要求 防锈蚀并增强颜色对比度
a 当浸泡和漂洗零件时,均应使齿面与溶液充分接触,以避免出现点状腐蚀,并实现完全中和。步骤2、5、7可多
次进行。
b 所有溶液均在室温下使用。
c 允许与推荐的时间不同。
d 宜对不需要作表面回火浸蚀检测且公差很小的区域进行遮盖,以避免金属被蚀除。因为每个浸蚀过程,表面
将有约0.003mm厚的金属被蚀除。
e 只有当步骤2使用水溶剂且步骤4使用酒精溶剂时才需要步骤3。
f 典型的步骤是使用酒精浸泡或者使用不低于65℃的热水漂洗,随后用清洁的气体烘干。
g 当步骤9使用脱水防锈油时,步骤8可以省略。
表3 Ⅲ型浸蚀
步骤a 过程 溶液b 推荐时间c 备注
1 盐酸清洗d
盐酸 2%~6%(体积分
数):
---酒精溶剂
---水溶剂
1.5min~3.5min
30s~60s
具体时长由试验确定
2 漂洗 酒精或水 按要求 去酸
3 酒精浸泡e 酒精 蘸 去水
硝酸浸蚀d
灰度
11~15
硝酸1.5%~5%(体积分
数):
---酒精溶剂
---水溶剂
1.5min~3.5min
30s~60s
出现黑色氧化膜的时间会有所不同,宜
重复试验以确定具体时长
5 漂洗 酒精或水 按要求 去酸
6 酒精浸泡e 酒精 浸泡 去水
表3 Ⅲ型浸蚀 (续)
步骤a 过程 溶液b 推荐时间c 备注
脱色d,e
灰度2~6
盐酸 2%~6%(体积分
数):
---酒精溶剂
---水溶剂
1.5min~3.5min
30s~60s
宜浸泡足够的时间,使零件上呈现出均
匀的棕灰色。脱色时间宜重复试验以
确定具体时长
8 漂洗 水 按要求 去酸
9 中和
碱性溶液
pH值不应小于10
10s~60s 浸入后搅动零件
10 漂洗 水 按要求 去腐蚀性溶剂
11 干燥f,g 酒精或热水 浸泡或干燥 去水
12 涂油 防锈油 按要求 防锈蚀并增强颜色对比度
a 当浸泡和漂洗零件时,均应使齿面与溶液充分接触,以避免出现点状腐蚀,并实现完全中和。步骤2、5、8、10可
多次进行。
b 所有溶液均在室温下使用。
c 允许与推荐的时间不同。
d 宜对不需要作表面回火浸蚀检验且公差很小的区域进行遮盖,以避免金属被蚀除。因为每个浸蚀过程,表面
将有约0.003mm厚的金属被蚀除。
e 只有当步骤2使用水溶剂且步骤4使用酒精溶剂时才需要步骤3。同理,只有当步骤5使用水溶剂且步骤7使
用酒精溶剂时才需要步骤6。
f 典型的步骤是使用酒精浸泡或者使用不低于65℃的热水漂洗,随后用清洁的气体烘干。
g 当步骤12使用脱水防锈油时,步骤11可以省略。
6.2 清洗
零件在浸蚀和检测前应进行清洗,使表面可以形成不破水膜。清洗程序应由供方根据零件表面污
物类型进行选择。表1列出了几种污物及对应的常用清洗方法。
为达到良好的效果,在浸蚀前可增加清洗程序,以彻底去除零件上的残留物。不适当的清洗会导致
不均匀的变色和斑点,使得浸蚀的结果难以判断。推荐的清洗程序包括:
---蒸汽去油或溶液清洗;
---磨粒清洗:选定颗粒尺寸、介质和喷射方法以保持零件表面光亮和原尺寸,触摸零件时需佩戴
清洁的白手套;
---碱洗或超声波清洗;
---在水中清洗并检查清洗后的水膜破裂情况,如果水膜有破裂,重新清洗并检查,直至水膜无
破裂。
6.3 浸蚀
推荐使用一个合适的灰度卡来量化标明回火程度。图1是一个商用灰度卡的示例。也推荐使用已
确知表面回火显像的样件进行比对。在本文件允许的工艺偏差内,对于不同的时间、检测员和实验
室,使用灰度卡可以提高检测结果的可重复性。
本文件的化学浓度、浸蚀时间和灰色阴影范围不是强制性的,但有证据表明使用本文件推荐的范围
可以得到相同的表面回火分级结果(见表4)。灰色阴影的范围是推荐值,不宜取最大值和最小值,以避
免造成灰色阴影太亮或太暗。
表4 表面回火分级
前缀代号
F:功能面,包括齿面、磨削齿根、轴颈以及其他指定表面;
N:非功能面,包括其他所有磨削表面。
分类代号a
分级 程度 目视外观(回火区域)
A 无回火 均匀灰色
B 轻度回火 较窄的浅色域
C(废除的分类) (中度回火) (不再使用)
D 重度回火 较宽的深色域
E 再硬化(严重过热) 白色部分周围有黑色
后缀代号b
等级 回火表面的最大百分比a
1 10%
2 25%
3 无限制
注:分类表示法如下:
---FA/NB2:所有功能面上都不容许有回火情况,单个非功能面(如轴肩)上不准许有超过25%面积的轻度
回火。
---FB1/ND2:单个功能面上不准许有超过10%面积的轻度回火,单个非功能面上不准许有超过25%面积
的重度回火。
---FB2:单个功能面上不准许有超过25%面积的轻度回火,对非功能面上的回火面积不作限制。
---FB3/FD2/ND3:单个功能面(如单个齿面)上的轻度回火面积没有限制,重度回火面积不准许超过25%;
另外,对非功能面上的重度回火面积没有限制。
a 在单个表面(如一个齿面)上测量。
b 不适用于A类。
表面回火检查使用浸蚀方法。浸蚀类型应根据被检验的材料和操作的难易程度来选择。
Ⅰ型浸蚀(热脱色)见于旧版文件,现已淘汰。本文件未涉及。
Ⅱ型浸蚀(见表2)一般用于生产过程。常用于检验渗碳钢的表面硬化区域,也可用于检测调质钢。
若按照表2步骤1操作显像难以区分时,经主管工程师批准,可按照表3步骤1至步骤3进行预清洗。
Ⅲ型浸蚀(见表3)一般用于检验工具钢和高合金钢,可替代Ⅱ型浸蚀检验,要先使用盐酸预浸蚀后
再使用硝酸浸蚀。当按照表2步骤1硝酸浸蚀灰度变化不明显时,宜使用Ⅲ型浸蚀。
无法浸没在容器中的零件,经供、需双方协商,可使用表2或表3所述方式,如擦拭或喷淋。
完成浸蚀程序后应立刻检查零件。当使用擦拭或喷淋技术时,宜采取适当的防护措施避免齿面和
关键轴承位被喷溅。
本文件未规定使用高温热烘以消除氢脆,可参考其他标准规范的要求,如SAEAMS2759/9。若使
用这些标准,则最高热烘温度应低于最终热处理回火温度14℃以上,以代替SAEAMS2759/9中规定
的温度。
注意:浸蚀后的热烘也可作为后续电镀程序(如镀铬或镀银)之前的去应力步骤。热烘会使得返工
痕迹难以检测,导致与热烘要求的持续时间相冲突。因此若零件存在缺陷需要返工,在质检合格之前不
应进行浸蚀后的热烘。
7 检验标准
7.1 目视显像与分级
回火显像见表4。未出现回火显像的零件在清洗和浸蚀后呈现均匀的灰色。浸蚀零件有局部回火
时,回火区域呈现出深灰或黑色。颜色越深,表明回火烧伤程度越严重。在磨削过程中过热会导致齿面
再硬化,再硬化区域是一块白色或浅色的未回火马氏体,周围是黑色回火区域。
油迹、污渍、锈蚀或其他杂质都会导致错误的判断,除非能证明这些不是杂质,否则应进行清洗并重
新检验。重复浸蚀会导致过量金属被蚀掉,需要注意保护公差小的尺寸。污渍通常可以完全清除,回火
显像在擦拭之后会比周围区域发暗,容易区分。
表面出现任何显像,尤其是再硬化(即未回火马氏体),都会影响零件的寿命,但该零件也许仍然
可用。
有回火显像的零件,尤其是有D级或E级显像的零件,容易产生裂纹,宜对表面进行磁粉探伤
检验。
表4中给出的分级宜用来制定接收或拒收的依据。
建议本文件的使用者建立自己的参考标准,见第11章。
7.2 表面硬度的影响
本文件描述的浸蚀方法比大多数硬度测试方法更容易分辨出表面硬度变化。当渗碳表面有局部回
火时,应降低许用接触应力σHlim的取值。有条件时,应对回火区域进行其他适当方式的检验。选择其
他硬度测试方法时,应说明所用设备类型、载荷和换算关系。某些便携式显微硬度计可在不损坏零件的
情况下进行硬度测试,应正确使用并保证准确读数。硬度检测设备可能检测不到某些区域。
8 回火浸蚀变色的去除
如需要,浸蚀产生的变色可用电解碱性清洗剂、蒸汽、抛光或研磨等不影响零件使用性能的方法去
除。去除变色的同时会造成表面材料的减少或表面纹理的改变。正常的浸蚀变色对零件的使用没有不
良影响。
9 表面回火零件的返修
对于表面回火检验不合格的精磨零件,如果齿轮的金相、余量(渗碳层深度和齿厚公差)和设计允
许,或者用户有授权,该零件可以返修。返修后,应对零件进行复检。推荐使用浸蚀工艺。
零件在返修前后均应进行磁粉探伤检验。
二次磨削、二次修整和有控制的喷丸强化,可以减少由磨削回火带来的不利影响。对表面回火区域
使用喷丸处理前,供需双方应协商一致。
10 操作人员资质
宜通过ISO 9712或ASNT-TC-1A的视力测试。
11 维护和管理
判断溶液的使用程度或配制新溶液时,为检验溶液的性能,宜先用该溶液浸蚀具有确知表面回火显
像的样品零件。在浸蚀和检验后,应按第8章的方法从样品上去除回火浸蚀的痕迹。该样件宜再防锈
保护备用,定期更换。
根据使用程度,应定期检验溶液的浓度、杂质和pH值,并予以标明。检验酒精中酸性溶液的最好
方法是用碱性溶液滴定。
本文件推荐使用具有确知表面回火显像的样件作为校准和验证的参考件。样件应使用含非金属纤
维的抛光材料清理。
警告:含有金属纤维的抛光材料会导致腐蚀。
对于相同的零件,如果在相同浸蚀操作下得到了与之前相同的灰度结果,则检测人员可以继续操
作。如果存在差异,宜应检查并纠正。示例见图3~图13。
注:灰度可在齿宽上比较颜色的细微变化。左边齿根部的回火区域是深灰色(FD),未回火的表面是均匀的灰色。
图3 灰度逐渐加重的回火显示,FD级
注:本图显示齿根区附近的渐进性过热。再硬化区域(FE)浸蚀显示为白色,而在白色区域周围是深灰色的过热区
域(FD)。
图4 渐进回火和再硬化(严重过热),FD级和FE级
标引序号说明:
1---重度回火;
2---再硬化。
图5 FE级再硬化/严重过热,相邻区域为FD级重度回火
图6 轮齿表面从左至右依次是FA级无回火、FE级再硬化和FD级重度回火
标引序号说明:
1---重度回火。
图7 FB级到FD级重度回火
图8 FA级无回火
标引序号说明:
1---重度回火。
图9 FD级重度回火
注:在回火浸蚀检查之前,齿轮齿角上明显出现回火蓝,表明磨削过热。
图10 齿端的回火
注:箭头处是一个明显的裂缝。
图11 相邻齿FD类重度回火,齿面有裂纹
图12 图11所示的着色渗透检查
a)
b)
注1:图13a)表面回火浸蚀检查可以显示回火和再硬化区域。沿虚线切割齿面用以观察显微结构。
注2:图13b)切片区域的微观结构。白色区域是表面深75μm的再硬化组织。混合微观结构(白色、黑色、蓝色和
褐色)区域(大约250μm)是回火区域。褐色区域(在白色和混合组织区域之下)是原始......
|