[发明专利]一种用于辉光光谱仪分析渗碳层化学成分的试样制备方法

说明书

技术领域

本发明属于渗碳金属表面化学成分分析技术，涉及一种用于辉光光谱仪分析渗碳层化学成分的试样制备方法。

背景技术

气体渗碳工艺，能够有效地改善发动机零件表面的成分、组织和性能。这种改变由表及里逐渐过渡，评定渗碳层质量的好坏，通常是通过检验其组织性能，而渗碳层的化学成分尤其是表面碳含量是其组织性能的决定因素，研究二者之间的变化规律对于优化工艺、稳定渗层性能十分必要。采用常规的金相法也只能对渗碳层的深度进行测量，无法对渗层成分进行分析。采用定碳仪由于受到分析用量和取样方式的限制，只能对一定深度范围内的试样机加铁屑进行一个平均含量的分析。

辉光放电通过阴极溅射技术能对经渗碳处理的试样表面连续逐层剥离，从而揭示出渗碳试样表层及一定深度内的碳元素含量及其分布规律。通过对光谱测量参数和光谱线选择，考察校准曲线及校准模式并建立分析方法，可以对渗碳零件表面碳含量进行微观分析。

辉光光谱仪由于其光源的激发特性，试样表面必须是完全水平的，至少有直径不小于20毫米的平面，确保激发时有足够的真空度。每次激发深度只能达到20um，对于一个点的连续激发一般只有3到4次，分析深度至多不超过100um。零件和试样的渗碳层深度一般可以达到2毫米，因此对于常规渗碳试样采用辉光光谱仪是无法从表层分析到基体深度的化学成分的。

发明内容

本发明的目的是提出一种能够对渗碳试样从表层到基体深度的化学成分分析的用于辉光光谱仪分析渗碳层化学成分的试样制备方法。本方法是通过下述的步骤实现的：

（1）选择试样：

选择直径或长度为70-80mm，厚度为20-40mm的试样，试样的材料与零件材料相同或接近；

（2）对试样进行渗碳处理：

按照零件渗碳工艺要求，将选择好的试样随渗碳零件共同进行渗碳处理，确保渗碳试样能够代表零件表面状态；

（3）渗碳试样的加工：

将渗碳试样在磨床上进行加工，使试样渗碳表面形成一个斜面，直径方向或长度方向的最高处与最低处的高度差为2-3mm，确保最低处试样表面去除量大于渗层深度。

所述的选择试样的形状为圆柱形、长方体或正方体。

本发明具有的优点和有益效果，本发明将渗碳试样加工成一个小角度的斜面试样，可以从试样表面由高到低进行辉光光谱分析，可以在一个试样上完成从表面到基体的渗碳试样的成分分析。通过这种加工方法，采用辉光光谱仪分析试样渗碳层的化学成分随深度的变化，尤其是碳含量随深度的变化规律，以此对渗碳工艺进行评价，确保渗碳层深度和成分符合工艺规范要求。

附图说明

图1是本发明未加工的试样示意图；

图2是本发明经过斜面加工的试样示意图。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明作详细说明。

（1）选择试样：

选择较大直径（或长度）的平面试样，一般试样直径（或长度）为70-80mm，试样厚度为20-40mm。试样的材料应与零件材料相同或接近。若选择的试样为长方体时，宽度为35-50mm。

（2）对试样进行渗碳处理：

按照零件渗碳工艺要求，将选择好的试样随渗碳零件共同进行渗碳处理，确保渗碳试样能够代表零件表面状态。

（3）渗碳试样的加工：

将渗碳试样在磨床上进行加工，使试样渗碳表面形成一个斜面，直径方向的最高处与最低处的高度差应为2-3mm，确保最低处试样表面应为基体成分。

实施例

辉光光谱分析渗碳试样的加工及试验步骤：

（1）选择一块如图1所示的渗碳试样，按照渗碳工艺要求，试样表面渗碳深度为2.0mm，在磨床上将试样斜着夹持，保持低点与磨床平齐，高点与低点的高度差在2.5mm，以低点为基准，经磨床去除掉高出部分。渗碳试样表面形成一个小角度的斜面。试样如图2所示。

（2）在进行辉光光谱分析时，沿试样直径（或长度）方向依次进行激发，这样就得到了一组渗层成分随深度的变化曲线。通过对最低点成分分析结果与基体材料成分进行对比，成分一致，保证最低点渗碳层已完全去除。已知试样去除总高度2.50mm，可以计算出每组成分的近似深度值，这样就可以得出渗碳工艺评价的主要渗层元素碳随深度的含量变化曲线。从而对渗碳工艺试验起到一定的指导作用。