预处理纯铁表面结构与渗碳行为特征

论文摘要

渗碳处理在工业生产中是一种普遍使用的化学热处理方式。通过渗碳工艺处理的工件,可以获得较高表面硬度,高耐磨性及疲劳强度而心部又具有韧性和塑性,减少工件磨损,延长使用寿命。渗碳一般在900-950℃的温度下进行,为了获得更厚的渗碳层（大于5mm）温度提高到980-1000℃,渗碳过程的时间根据需要选择6-12h,或更长。渗碳时间的延长易导致奥氏体晶粒粗大,工件变形较大等不良后果。为寻找加快渗碳速度的方法。将钢板Q235脱碳后,表面经氧化还原处理后得到亚微米层状组织结构。然后在750℃-900℃间不同温度下进行渗碳。结果显示,经过氧化还原处理后能够使渗碳速度加快。得到试样利用OM,SEM,EDS,显微硬度仪对进行观察,分析,研究。使用简化模型在计算机中进行渗碳过程模拟计算,通过设置不同参数得到接近实验结果的模拟状态。通过实验和模拟计算,掌握对经过表面预处理纯铁的渗碳特性。本文研究主要结果有:（1）经过氧化还原预处理可以使距表面一定范围内的晶粒细化。（2）通过对表面进行不同的氧化还原预处理次数,渗碳层厚度随处理次数增加而增加。（3）在不同温度时间范围对试样进行渗碳,分别在15分钟至2小时的渗碳时间,经过处理试样渗碳层厚度比未经处理的试样要多10-80%。（4）通过计算机模拟,得到经过预处理后增加渗速的参数推算值,其渗碳速度系数为未经处理的1.1-1.8倍,碳扩散系数为未经处理的1.2-3.3倍。（5）随着温度的增加经过`攧理的试样对渗碳加速效应减弱。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 表面工程技术概况
• 1.1.1 表面工程技术定义
• 1.1.2 表面工程技术发展史
• 1.1.3 表面工程技术分类
• 1.2 材料热处理，化学热处理及渗碳技术研究现状及发展趋势
• 1.2.1 材料热处理概述
• 1.2.2 我国热处理行业的发展史
• 1.2.3 材料的化学热处理
• 1.2.4 渗碳工艺技术
• 1.3 渗碳催渗技术的发展
• 1.3.1 化学催渗
• 1.3.2 物理催渗
• 1.3.3 催渗技术在我国的发展
• 1.4 本文研究内容及研究目标
• 1.4.1 研究内容
• 1.4.2 研究目标
• 1.4.3 实验研究可行性分析
• 第二章 实验设备、步骤及检测
• 2.1 实验设备及实验用品
• 2.1.1 实验主要设备
• 2.1.2 实验用品
• 2.2 实验方法及工艺过程
• 2.2.1 实验工艺路线
• 2.2.2 实验步骤及方法
• 2.2.2.1 对试样进行脱碳处理
• 2.2.2.2 亚微米层状有序及晶体细化结构的制取
• 2.2.2.3 试样渗碳处理过程
• 2.2.2.4 渗碳试样镶嵌
• 2.2.2.5 光学金相显微镜（OM）观察
• 2.2.2.6 扫描电子显微镜（SEM）观察
• 2.2.2.7 显微硬度测试
• 2.3 实验检测结果
• 2.3.1 金相显微镜检测结果
• 2.3.2 渗碳层含碳量能谱分析（EDS）测试
• 2.3.3 渗碳层EDS 线性碳含量测试
• 2.3.4 渗碳层结构观察
• 2.3.5 试样显微硬度测试
• 第三章 实验过程状态计算机模拟分析
• 3.1 有限元分析方法及热处理计算机模拟
• 3.2 数值模拟分析模型构建
• 3.2.1 数值模拟分析软件及方法
• 3.2.2 关键参数确定，模型构建及模拟结果
• 3.2.2.1 淬火过程热分析模拟
• 3.2.2.1.1 热分析参数及模型建立
• 3.2.2.1.2 淬火热分析模拟结果
• 3.2.2.2 碳扩散过程模拟分析
• 3.2.2.2.1 碳扩散传质过程参数
• 3.2.2.2.2 碳扩散建模
• 3.2.2.2.3 碳扩散分析模拟结果
• 3.3 模拟结果与实验所测结果对比分析
• 第四章 结果综合分析及讨论
• 4.1 渗碳层深度及碳含量分布分析
• 4.1.1 渗碳气氛的碳势
• 4.1.2 渗碳气体与钢铁表面的界面反应
• 4.1.3 碳在铁基体中的扩散
• 4.1.3.1 影响扩散的因素
• 4.1.3.2 预处理后表面结构图及截面金相图
• 4.1.4 渗碳层深度的检测
• 4.1.4.1 渗碳层深度检测方法
• 4.1.4.2 渗碳层深度检测结果及分析
• 4.1.5 渗碳试样含碳量测试结果分析
• 4.2 试样显微硬度分析及讨论
• 4.3 渗碳速度分析及讨论
• 第五章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录