脱碳层是紧固件的一种热处理严重缺陷，表面脱碳会降低紧固件的淬火硬度和耐磨性，而脱碳后任何等级的螺栓疲劳强度都会降低，除影响紧固件的力学性能外，还影响螺栓的热疲劳性能。因此，受循环载荷的螺栓或装备部件都应尽量防止脱碳。脱碳层深度可直接用来表征紧固件材料表面脱碳的程度。对钢及制件表面脱碳层深度的测量是紧固件行业品管控制的要点。

国家标准GB/T224-2008《钢的脱碳层深度测定法》适用于测定原材料及其螺栓成品的脱碳层深度。标准中脱碳层深度测定可分为金相法、硬度法和化学分析法三种。

生产实践表明，根据所测定的物理量对象及测试原理测又分为显微组织法、硬度法、碳含量测定法、热电动势法等。显微组织法包含通用法和针对特定钢种的专用金相法；硬度法分为表面硬度法和显微硬度法；碳含量测定法分为化学分析法、光谱分析法和微区成分分析法等；热电动势法是俄罗斯国家标准所独有的方法。

1、显微组织法

显微组织法通常又称为金相法、显微测定法等。钢及制成品存在脱碳情况时，从表面到基体的碳含量是变化的，在光学显微镜下观察试样从表面到心部随着碳含量的变化而产生的组织变化。显微组织法具有适用范围广，操作简便、对设备依赖小，对待检样品形态要求不高等优点。

① 试样的选取与制备

根据GB/T3098.1-2010《紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱》，选取的试样在距螺纹末端约一个公称直径（1d）、沿螺纹轴心线截取一纵向截面的试件。截取试样时不能使检测面受热而发生变化。试样边缘不得倒圆、卷边，试样应该镶嵌入塑料中或安装在夹具中。用3%硝酸酒精进行腐蚀，以显示钢的组织结构。

② 脱碳层的测定

总脱碳层的测定—-在中碳钢、低合金钢中是以铁素体与其他组织组成的相对量变化来区分的。借助于测微目镜或直接在显微镜毛玻璃屏上测量从表面到其组织和基体组织已无区别的那一点距离。对每一试样，在最深的均匀脱碳区一个视场内，应随机进行几次测量（至少需5次），以这些测量值的平均值作为总脱碳层深度。

全脱碳层的测定---全脱碳层是指试样表面脱碳后得到的全铁素体组织，因此，测量时应从表面测至有渗碳体或有珠光体出现的那一点，或测量产生全铁素体组织的渗度为全脱碳层深度。

2、硬度法

硬度法是利用碳含量与热处理后钢的硬度存在相关性的原理来测量脱碳层深度的方法。其理论依据是淬火钢的基体组织马氏体的硬度随碳含量的增加而增高，而从钢件表面至基体因脱碳造成了碳元素的不同程度损失，不同脱碳程度区域其硬度值也不同。硬度法所测试的物理量为硬度值，主要测试手段为硬度计。硬度法测脱碳层分为显微硬度法和洛氏硬度法。

① 显微硬度法

 显微硬度法仅适用于螺距P大于1.25mm的螺纹，用 300g负荷显微维氏硬度计，测量在螺纹横截面螺纹中径线上,第2点的维氏硬度值应等于或大于第1点硬度值减去30个维氏硬度单位.若低于30个维氏硬度单位,则计算为脱碳层深度。

② 洛氏硬度法

用洛氏硬度计测定时，直接在试样的表面上测定。洛氏硬度法根据GB/T230.1测定洛氏硬度值HRC，只用于判定产品是否合格。

3、碳含量测定法

碳含量测定法是通过测定样品不同层深处的碳含量来测定脱碳层深度的一种方法，是一种直接测量的方法。

① 化学分析法

用化学分析法测定逐层剥取的金属屑的含碳量，以确定脱碳层深度。逐层剥取每一层的深度为0.1mm厚。在实践操作中将从不同层深处所测定的碳含量绘制成碳含量-深度曲线，从曲线上判定其不同深度处的脱碳情况。

② 光谱分析法  

将平面试样逐层磨削,每层间隔0.1mm，在每一层上进行碳的光谱测定。只适用于具有合适尺寸的平面试样。光谱分析的方法测定逐层碳含量，直到和心部基体含碳量相同的位置，此位置到表面的垂直距离即为总脱碳层深度。

4、热电动势法

热电动势法测脱碳层是基于SeebeeK效应和Thomson效应而发展起来的一种快速测定方法。该方法在国内应用较少，鲜有报道。

总之，脱碳层深度测定方法具有多样性，企业检测中心最好在选取好测定方法的基础上结合实际情况编制专用的测试规程，以最大程度地贴近实际测试需要。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　作者：上海三门科技有限公司（200439）  冯琴