脫碳層是緊固件的一種熱處理嚴(yán)重缺陷，表面脫碳會(huì)降低緊固件的淬火硬度和耐磨性，而脫碳后任何等級(jí)的螺栓疲勞強(qiáng)度都會(huì)降低，除影響緊固件的力學(xué)性能外，還影響螺栓的熱疲勞性能。因此，受循環(huán)載荷的螺栓或裝備部件都應(yīng)盡量防止脫碳。脫碳層深度可直接用來(lái)表征緊固件材料表面脫碳的程度。對(duì)鋼及制件表面脫碳層深度的測(cè)量是緊固件行業(yè)品管控制的要點(diǎn)。

測(cè)試方法

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T224-2008《鋼的脫碳層深度測(cè)定法》適用于測(cè)定原材料及其螺栓成品的脫碳層深度。標(biāo)準(zhǔn)中脫碳層深度測(cè)定可分為金相法、硬度法和化學(xué)分析法三種。

1、顯微組織法

顯微組織法通常又稱為金相法、顯微測(cè)定法等。鋼及制成品存在脫碳情況時(shí)，從表面到基體的碳含量是變化的，在光學(xué)顯微鏡下觀察試樣從表面到心部隨著碳含量的變化而產(chǎn)生的組織變化。顯微組織法具有適用范圍廣，操作簡(jiǎn)便、對(duì)設(shè)備依賴小，對(duì)待檢樣品形態(tài)要求不高等優(yōu)點(diǎn)。

① 試樣的選取與制備

根據(jù)GB/T3098.1-2010《緊固件機(jī)械性能螺栓、螺釘和螺柱》，選取的試樣在距螺紋末端約一個(gè)公稱直徑（1d）、沿螺紋軸心線截取一縱向截面的試件。截取試樣時(shí)不能使檢測(cè)面受熱而發(fā)生變化。試樣邊緣不得倒圓、卷邊，試樣應(yīng)該鑲嵌入塑料中或安裝在夾具中。用3%硝酸酒精進(jìn)行腐蝕，以顯示鋼的組織結(jié)構(gòu)。

② 脫碳層的測(cè)定

總脫碳層的測(cè)定—-在中碳鋼、低合金鋼中是以鐵素體與其他組織組成的相對(duì)量變化來(lái)區(qū)分的。借助于測(cè)微目鏡或直接在顯微鏡毛玻璃屏上測(cè)量從表面到其組織和基體組織已無(wú)區(qū)別的那一點(diǎn)距離。對(duì)每一試樣，在最深的均勻脫碳區(qū)一個(gè)視場(chǎng)內(nèi)，應(yīng)隨機(jī)進(jìn)行幾次測(cè)量（至少需5次），以這些測(cè)量值的平均值作為總脫碳層深度。

全脫碳層的測(cè)定---全脫碳層是指試樣表面脫碳后得到的全鐵素體組織，因此，測(cè)量時(shí)應(yīng)從表面測(cè)至有滲碳體或有珠光體出現(xiàn)的那一點(diǎn)，或測(cè)量產(chǎn)生全鐵素體組織的滲度為全脫碳層深度。

2、硬度法

硬度法是利用碳含量與熱處理后鋼的硬度存在相關(guān)性的原理來(lái)測(cè)量脫碳層深度的方法。其理論依據(jù)是淬火鋼的基體組織馬氏體的硬度隨碳含量的增加而增高，而從鋼件表面至基體因脫碳造成了碳元素的不同程度損失，不同脫碳程度區(qū)域其硬度值也不同。硬度法所測(cè)試的物理量為硬度值，主要測(cè)試手段為硬度計(jì)。硬度法測(cè)脫碳層分為顯微硬度法和洛氏硬度法。

① 顯微硬度法

 顯微硬度法僅適用于螺距P大于1.25mm的螺紋，用 300g負(fù)荷顯微維氏硬度計(jì)，測(cè)量在螺紋橫截面螺紋中徑線上,第2點(diǎn)的維氏硬度值應(yīng)等于或大于第1點(diǎn)硬度值減去30個(gè)維氏硬度單位.若低于30個(gè)維氏硬度單位,則計(jì)算為脫碳層深度。

② 洛氏硬度法

用洛氏硬度計(jì)測(cè)定時(shí)，直接在試樣的表面上測(cè)定。洛氏硬度法根據(jù)GB/T230.1測(cè)定洛氏硬度值HRC，只用于判定產(chǎn)品是否合格。

3、碳含量測(cè)定法

碳含量測(cè)定法是通過(guò)測(cè)定樣品不同層深處的碳含量來(lái)測(cè)定脫碳層深度的一種方法，是一種直接測(cè)量的方法。

① 化學(xué)分析法

用化學(xué)分析法測(cè)定逐層剝?nèi)〉慕饘傩嫉暮剂浚源_定脫碳層深度。逐層剝?nèi)∶恳粚拥纳疃葹?.1mm厚。在實(shí)踐操作中將從不同層深處所測(cè)定的碳含量繪制成碳含量-深度曲線，從曲線上判定其不同深度處的脫碳情況。

② 光譜分析法  

將平面試樣逐層磨削,每層間隔0.1mm，在每一層上進(jìn)行碳的光譜測(cè)定。只適用于具有合適尺寸的平面試樣。光譜分析的方法測(cè)定逐層碳含量，直到和心部基體含碳量相同的位置，此位置到表面的垂直距離即為總脫碳層深度。

4、熱電動(dòng)勢(shì)法

熱電動(dòng)勢(shì)法測(cè)脫碳層是基于SeebeeK效應(yīng)和Thomson效應(yīng)而發(fā)展起來(lái)的一種快速測(cè)定方法。該方法在國(guó)內(nèi)應(yīng)用較少，鮮有報(bào)道。

總之，脫碳層深度測(cè)定方法具有多樣性，企業(yè)檢測(cè)中心最好在選取好測(cè)定方法的基礎(chǔ)上結(jié)合實(shí)際情況編制專(zhuān)用的測(cè)試規(guī)程，以最大程度地貼近實(shí)際測(cè)試需要。