低碳低合金鋼齒輪零件通過表面滲碳硬化處理后，能夠使表面具有高硬度、高耐磨性及抗疲勞性能的同時(shí)保持心部的強(qiáng)韌性。表面滲碳的濃度、滲層深度及梯度分布對(duì)于產(chǎn)品的性能影響至關(guān)重要。但由于碳屬于輕元素，這種低含量的梯度分布變化的測(cè)試使用其他儀器測(cè)試難以完成，而島津電子探針EPMA由于配置52.5°的高特征X射線取出角和全聚焦晶體，能夠更有效地減少基體吸收所帶來的影響，具有高靈敏度和優(yōu)異的檢測(cè)限。

關(guān)于滲碳

什么是滲碳

滲碳是將含碳量較低的零件在滲碳介質(zhì)中加熱和保溫，使活性較強(qiáng)的碳原子滲入表面，從而在表面獲得一定含碳量。滲碳層表面含碳量和滲碳深度隨滲碳的時(shí)間增加而增加，隨滲碳溫度的升高而加深。

滲碳的特點(diǎn)

滲碳是常見的一種表面硬化方法，通過滲碳的工藝使零件的表層具有很高的硬度、耐磨性及耐疲勞性但心部仍然保持較好的韌性。主要用于承受磨損、交變接觸應(yīng)力或者彎曲應(yīng)力和沖擊載荷的零部件，如各種軸類、齒輪等。

滲碳的測(cè)試意義

不同產(chǎn)品或者同類產(chǎn)品但使用場(chǎng)景不同，對(duì)于滲碳表面濃度與滲層深度需求不同，測(cè)試和分析表面處理狀態(tài)是對(duì)產(chǎn)品檢驗(yàn)基本的要求。這些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的獲得對(duì)于產(chǎn)品的開發(fā)、生產(chǎn)工藝的制定以及失效分析等各個(gè)方面具有指導(dǎo)作用。

島津電子探針EPMA對(duì)滲碳層的表征

使用島津電子探針EPMA-1720分別測(cè)試了齒輪部件表面滲碳和某軸碳氮共滲中碳的分布情況。其中碳元素的質(zhì)量百分比含量定量化方式采用的是EPMA的工作曲線法（也稱檢量線法）。標(biāo)樣使用經(jīng)日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所(AIST) 計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)(NMIJ)認(rèn)證過的鐵-碳套標(biāo)，建立了工作曲線，線性良好。測(cè)試獲得了直觀的碳元素面分布和線分布特征。

專家聲音

江蘇省（沙鋼）鋼鐵研究院吳園園主任工程師在電子探針應(yīng)用方面有著多年的經(jīng)驗(yàn)積累，特別是通過檢量線法對(duì)鋼中碳元素定量方面做了大量工作，也發(fā)表了多篇文章與業(yè)界分享，在如何避免樣品的磨拋處理造成碳污染等方面，巧妙地采用等離子清洗儀（氫氣+氧氣組合）對(duì)樣品表面可能殘留的碳污染進(jìn)行清洗以保證測(cè)試效果。

談到島津電子探針時(shí)，吳老師說，其實(shí)電子探針測(cè)試包括碳在內(nèi)的超輕元素之所以比較困難，困難問題就在于如何盡量減少基體對(duì)超輕元素特征X射線的吸收，提高儀器檢測(cè)的靈敏度。采用全聚焦晶體、提高特征X射線檢出角以及專用晶體等都是島津電子探針在測(cè)量輕元素方面得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)，可以讓儀器使用人員更專注于制樣和測(cè)試本身，提高測(cè)試的準(zhǔn)確性。

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