昨天返回老家淘宝，有重大收获！

孤鸿踏雪

         收获1：10#钢QpQ处理，表面硬度≥800HV0.1。（dhzhou888解：水冷自检700HV0.1左右，德国顾客在剖面上白亮层中间检测，达到800HV0.1。）
　　   收获2：纯铁500℃×6h，层深（DN）可达1000μm，白层厚（Vs）15~20μm，表面硬度850HV。
　　   收获3：西德软氮化技术简介（《金属热处理》1981.No.3）：化合物层本身硬度基本上与被处理材料所含合金元素无关，大约在750~850HV0.02范围，而化合物层内硬度和扩散层硬度则随材料的合金成分不同而发生较大的差异。（txljh8的跟帖）

        淘到上述3件宝物，忽然想起一张餐巾纸老前辈在老家提出的一个问题至今不得其解，所以，就把这些宝物带回家园里供大家继续观赏并参与解读（附：一张餐巾纸老前辈的原主题内容）：
         主题：氮碳共渗（软氮化）硬度检测中的一道题 （一张餐巾纸 发表于2011-5-15 10:28:04）
　　　碳素钢软氮化主要是获得性能优良的白亮层，白亮层的硬度值是它的标志之一。我们在检测中，除了有的工厂在热处理现场使用维氏硬度（HV10）用综合法来鉴别共渗层是否合格以外，用的比较多的是用显微硬度计检查白亮层的硬度。然而，为了比较精准的检测其硬度值，在规定的试验力上就成了一个问题，尤其是新品零件，比如，HV0.05、HV0.I、HV0.2、HV0.5、HVI等规定的都有，给人一种杂乱无章的感觉。
　　　应该看到，某些设计人员和有话语权的人员，在规定试验力上是有盲点的。而作为我们热处理工作者和金相检查人员，则应该具有明晰的基本概念，能够辨别出提出此项技术要求的合理性，因为我们才是真正的行家。
　　　要讨论的题目是：
　　　例如，20钢，白亮层厚度要求分别为：≤10μm、15～20μm和≥25μm，用显微硬度检查其硬度，各自允许的最大试验力是多少？
　　　讨论要求：有理有据，用数据说话。随心所欲的或者照抄（含引进产品）的规定，请勿回帖干扰。
　　　回复本帖的最佳论述，请版主奖励100热处理币，如何？或者在我的热处理币中扣除——奉送。

孤鸿踏雪

       以下内容是我在老家对一张餐巾纸老前辈这个主题的跟帖内容：

       孤鸿踏雪 发表于 2011-5-30 17:50:03
　　这道题的关键点是我们并不知道某种材料经过优化的氮化工艺，白亮层取得的最高硬度是多少？因为我们不知道，所以要选择最佳试验力以获得相对准确的检测结果，可在选择最佳试验力时，又要预先知道它的硬度，这就陷入了互为因果的怪圈。除非某种材料的最高氮化硬度从理论上可以预先计算。     从逻辑思维角度上看，试验力越小，越能保证所检测的硬度值准确，那就干脆选择最小的试验力，但试验力太小又会影响检测精度。这就使我回想起在毕业设计时，我们设计的是燃料炉，在计算烟囱最小高度时就涉及了非常复杂的超越函数，经过几次近似简化，这个方程式仍然是一个复杂的不定方程，需要先假设一个烟囱高度，然后带入到方程式中计算，计算出的烟囱高度与假设的高度肯定存在一定的差异，根据二者的差异，重新修正假设高度，重新计算，直至二者基本一致。

孤鸿踏雪

      另附一篇文章摘要：

      渗层表面硬度值与试验力的回归分析 （山西淮海机械厂  夏期成）
　　根据实验和理论分析证明，硬度压痕深度应小于渗层厚的1/5~1/10才能测得真实的硬度值，这就要求测试时合理选择试验力，使位于压头下的塑性变形区局限在强化层以内。实际生产中的检测结果还表明，对于渗氮和氮碳共渗处理的强化层，即使在以上限定条件下，测得的HV值仍随试验力的大小而变化，并不是一个常数值。
　　最大试验力的压痕深度（t）与渗层厚度（s）之比小于1/5~1/10（即tmax/s：小于1/5~1/10），以保证测试结果真实的反映渗层的硬度，而不受基体的影响。
　　渗层表面硬度HV与试验力P之间具有明显的幂指数函数关系，其回归方程式可表达为HV=KPn（K为回归系数，n为回归幂指数）。
维氏硬度压痕压入工件或试样表面的深度t与P和HV之间具有以下关系：t=0.19455
　　试验表明，当试验力一定时，只有当s/t≥15时才能测得稳定而真实的HV值，取t=1/15s代入上式可推得：P=0.12HV·S2。
　　渗氮和氮碳共渗等渗层的表面硬度值（HV），即使在不受基体影响的条件下，也是随试验力的大小而变化的，其变化规律具有幂指数函数关系（HV=KPn）。回归系数K的物理意义为HV1的数值，幂指数n为HV与P 对数关系直线的斜率，反映HV受P影响的程度。
　　实验表明：渗层表面硬度与试验力的幂指数函数（HV= KPn）关系具有较普遍的适用性，它不仅适用于渗氮等化合物层很薄而扩散层较厚的化学渗层，而且也适用于以化合物层为主的渗硼等渗层。这是因为即使在以形成化合物为主的渗硼层中，由表及里仍存在元素浓度、相结构、组织组成、致密度的渐次变化。
　　可见，测试化学热处理强化表面的硬度值是有条件的，它反映的是在相应试验力作用和影响所及范围内渗层的硬度综合考量指标。因此，对于渗层表面硬度的技术要求，应该明确标注试验力条件。
　　关于试验力的正确选择方法，可根据设计要求的表面硬度和渗层厚度的下限值，按P=0.12HV·S2计算求得.
　　　                                                                                                                                                         —摘自《金属热处理》（1996，NO．12）

见仁见智

    楼主帖子中，引用了一句：‘化合物层本身硬度基本上与被处理材料所含合金元素无关，大约在750～850HV0.02范围’（原文确实是这样说的）。这句话，似乎带有概念性的结论，是否可以这样理解：不论碳素钢，或者不同合金元素含量的合金钢，软氮化后表面形成的化合物层的硬度大约750～850HV0.02范围。

    然而，经典的氮化书中还有这样的论述：‘ε 相的合金化提高其硬度和耐磨性’。

    这种相互矛盾的论述，是因为前提条件不同，还是另有原因？

    生产现场，当化合物层很浅时，现有的仪器检测不到其真实的硬度值；当化合物层较厚时，可以看到有表面硬度低头的现象，即最高硬度在次表面，最高硬度值也因钢牌号和工艺方法的不同而不同，并且差别相当大。

    化合物层的硬度值究竟受那些因素的影响，并且能够有效的予以控制，虽然民间有好些点滴经验，但还没有找到比较完整的相关理论依据。希望看到这方面的经验介绍和学习心得

dhzhou888

下面的表格是美国科林公司的数据，钢中含Cr量的高低对表面化合物层硬度的影响见表1

表1 钢中Cr含量的高低对表面化合物层硬度的影响（相当于HRC）

Table 1  Influence of chromium content on compound zone hardness (HRC Equivalent)

1035（0％Cr）	4140（1.5％Cr）	H13（5％Cr）	17-4PH（17％Cr）
55	60	65	≥70

dhzhou888

另外，杨工在1楼说的外国公司测定的硬度，应该是HV0.05。最近一家外国公司的测定值是HV0.02。

孤鸿踏雪

这两个附件也是淘宝淘来的

dhzhou888

杨工在楼上贴出的英文图就是我翻译成中文的表格，见5楼。杨工在下面的中文截图硬度是HV0.02。

见仁见智

dhzhou888 发表于 2013-1-25 11:48

                               
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下面的表格是美国科林公司的数据，钢中含Cr量的高低对表面化合物层硬度的影响见表1
表1 钢中Cr含量的高低对 ...

    这样看来，合金元素对化合物层的硬度值有明显影响，‘无关’ 一说有误导嫌疑？可人家是用2g试验力检测的，难道微观上的大约硬度值是成立的？到底该相信那一种说法

草原的风

合金元素对化合物层的硬度值毫无疑问是有影响的，无论是渗什么，必然与材料的本身所含元素进行结合，可能是固溶体，更可能是化合物，无论是固溶体还是化合物都是会提高硬度的，只不过提高的程度会有些不同而已，特别是化合物的硬度更明显一些，合金元素不同，则相组成不同，合金元素含量不同，则由于与所渗元素之间结合能力大小不同，则相组成也不相同，甚至于化合物的类型都不同，例如氮，渗氮之后氮与合金元素的结合能力有大有小，基本上形成间隙相，比如钛、锆、铌、钒这些元素都是强氮化物形成元素，渗氮后优先形成氮化物，而钨钼是中氮化物形成元素，只有含量较高时才可能形成氮化物，而铬、锰、铁是弱氮化物形成元素，基本上不形成氮化物，这样形成的氮化物硬度高的，毫无疑问会提高渗层的硬度的，而形成的氮化物硬度低的也必然会降低硬度的，所以说与合金元素无关是站不住脚的。

所以因为

和某些合金元素的含量高低也是有关系的，大家可以看看1Cr18Ni9Ti 渗氮之后的硬度值就知道了。

草原的风

我查了一些氮化物的硬度：单位HV（kg/mm2）
TiN  1994，ZrN   1988，NbN  1396，Nb2N  1720，VN 1520，Mo2N   630，CrN  1571，AlN1225~1230
显然不同的化合物对表面层的硬度贡献值是不同的。当然这里单独拿出氮化物来恐怕不能够完全说明问题，因为氮化物之间可以互相溶解，形成复合氮化物，与碳化物也可以互相溶解形成碳氮化物，这样对硬度的贡献就会产生偏离，但是无论偏离到何种程度，无疑对表面层的硬度是有影响的，只不过不好判断影响的大小而已。

见仁见智

      关于合金元素对化合物层硬度的影响问题，上面各位老师、学者讲的有理有据，受益匪浅，谢谢！
      还有一个问题，见楼主帖的 ‘收获1和2’， 纯铁和10#钢，软氮化后表面硬度达800（700）HV0.1 以上。在没有合金元素的钢种上，通常情况下，化合物层获得如此高的硬度值是很困难的，实例表明，可有人做到了。
      其理论依据大都用化合物层中溶解了碳来解释（还有其它的解释吗？），问题是添加了含碳元素物质，许多情况下并不能获得如此高的硬度值。欲获得如此高的硬度，其中的控制要点在哪里？（注：请教理论性的相关知识 ，如果涉及技术秘密，不要求公开回帖，可向 ‘之家’ 管理层提出传授条件，进行推广）

潇潇暮雨

见仁见智 发表于 2013-1-25 14:17

                               
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关于合金元素对化合物层硬度的影响问题，上面各位老师、学者讲的有理有据，受益匪浅，谢谢！
       ...

       关于碳钢、合金钢氮化后表面硬度的问题，可以看看老孤在第五届热处理论坛年会上的交流文章http://www.rclhome.net/forum.php ... 629&fromuid=126

热处理小书童

我们的SPCC软氮化白亮层厚度0.01mm，我用HV0.1检测，加载力再大的话压痕长度就大于白亮层厚度了。