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M2高速钢与GDL新材料软氮化后脆性机理的研究

2020-12-08阅读(359)

M2高速钢与GDL新材料软氮化后脆性机理的研究

论文摘要

脆性是高速钢软氮化处理后工件出现的最常见失效形式之一,成为困惑业界并且至今仍未完全解决的世界性难题。深入地研究和探索高速钢氮化脆性的机理,从而解决高速钢氮化脆性问题,不仅具有重要的学术价值,还可为企业生产控制成本,降低废品率,提高经济效益。本文基于软氮化工艺的理论和原理,利用显微硬度计、金相显微镜、X射线衍射仪、X射线应力测定仪、电子探针分析仪、透射电镜等测试手段研究了高速钢软氮化后渗层的硬度梯度和厚度、显微组织、相结构、背散射电子像及渗层的残余应力等;深入探讨了M2高速钢软氮化中氮原子扩散过程和脆性产生的机理;在此基础上,对通用高速工具钢M2的软氮化工艺进行了研究分析并给予改进,抑制了氮化脆性,取得了良好的效果。同时探讨了自行研发的新型低成本GDL4高速钢替代M2钢的可能性。根据理论分析和试验结果表明:（1）合理控制高速钢软氮化工艺参数,找到适当的温度、时间、氨气流量、氮气流量配比,可大幅改善高速钢的氮化脆性,从而找到合适的生产路线,大幅降低了废品率;（2）软氮化后渗层的碳氮化物X-射线衍射峰积分强度检测为研究高速钢软氮化的脆性问题提供一条新的途径;（3）软氮化过程中,氮元素与合金元素的结合顺序为Cr、Mo、W、V;（4）渗层中的脉状组织由于主要成分为铁的氮碳化合物,合金元素W、Mo、V、Cr相对较少,导致了渗层碳氮化物的相及其组织、硬度的不连续分布,使渗层容易产生应力集中,产生脆性,而脉状氮碳化合物的形成能阻碍氮碳元素的继续扩散,并产生积累效应,是脉状组织形成的重要原因;（5）找到了GDL4的合理的软氮化工艺,有关的生产工艺难点及相关技术瓶颈已基本克服,以GDL4替代M2在空调机滑片领域的应用已获得重大进展。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 前言
  • 1.1 引言
  • 1.2 M2高速钢及GDL4新材料的发展简介及发展趋势
  • 1.3 软氮化的发展与特点
  • 1.4 M2与GDL4钢软氮化技术发展现状及研究趋势
  • 1.5 课题来源及意义
  • 第二章 软氮化理论
  • 2.1 FE-N平衡图和FE-N-C平衡图
  • 2.2 氮、碳原子的扩散
  • 2.3 扩散机制
  • 2.4 渗层的形成
  • 2.5 氮原子扩散过程中的动力学
  • 2.6 颗粒合金氮化物形成机理模型
  • 第三章 试验工艺参数与分析方法
  • 3.1 试验材料及软氮化设备
  • 3.2 试样软氮化前的热处理及预处理
  • 3.2.1 试样软氮化前的热处理
  • 3.2.2 试样软氮化前的预处理
  • 3.3 影响软氮化工艺的因素
  • 3.3.1 软氮化温度
  • 3.3.2 软氮化时间
  • 3.3.3 氨气的流量
  • 3.3.4 氮气的流量及二氧化碳的流量
  • 3.4 试验分析方法
  • 3.4.1 试样的金相观察
  • 3.4.2 渗层深度及显微硬度梯度的测定
  • 3.4.3 运用X-ray应力测定仪测定渗层中碳氮化物衍射峰积分强度变化梯度与渗层应力变化分布
  • 3.4.4 渗层X射线衍射分析
  • 3.4.5 基体和渗层的软氮化后的电子探针分析
  • 3.4.6 渗层氮化物的透射电镜（TEM）分析
  • 3.5.本章小结
  • 第四章 软氮化试验工艺的改进
  • 4.1 试验工艺流程
  • #～6#工艺下M2与GDL4试样表面显微硬度分析'>4.2 1#～6#工艺下M2与GDL4试样表面显微硬度分析
  • #～6#工艺下M2试样表面显微硬度检测结果及分析'>4.2.1 1#～6#工艺下M2试样表面显微硬度检测结果及分析
  • #～6#工艺下GDL4钢表面显微硬度检测结果及分析'>4.2.2 1#～6#工艺下GDL4钢表面显微硬度检测结果及分析
  • #～6#工艺下M2与GDL4渗层金相分析'>4.3 1#～6#工艺下M2与GDL4渗层金相分析
  • #～6#工艺下M2渗层金相分析'>4.3.1 1#～6#工艺下M2渗层金相分析
  • #～6#工艺下GDL4渗层金相分析'>4.3.2 1#～6#工艺下GDL4渗层金相分析
  • 4.4 本章小结
  • 第五章 软氮化后渗层结构与性能的分析
  • 5.1 M2渗层碳氮化物X-射线衍射峰积分强度与应力分析结果与讨论
  • 5.1.1 M2渗层氮化物X-射线衍射峰积分强度试验分析
  • 5.1.2 M2高速钢软氮化应力测试结果与分析
  • 5.2 渗层碳氮化物动力学分析结果讨论
  • 5.2.1 模型概述
  • 5.2.2 试验结果讨论
  • 5.3 M2渗层X衍射检测结果及分析
  • 5.3.1 M2渗层X衍射检测结果
  • 5.3.2 M2渗层X衍射检测结果分析
  • 5.4 M2试样基体和软氮化后的电子探针分析
  • 5.5 M2渗层碳氮化物透射电镜分析
  • 5.5.1 M2渗层碳氮化物透射电镜结果
  • 5.5.2 M2渗层碳氮化物透射电镜结果分析
  • 5.6 本章小结
  • 第六章 结论
  • 致谢
  • 参考文献
  • 附录

    • 相关论文文献

    • [1].GDL诱导乳蛋白酸凝胶特性的研究进展[J]. 中国乳品工业 2014(10)
    • [2].2种市售成品油对GDL诱导大豆蛋白乳浊凝胶特性的影响[J]. 食品工程 2014(04)
    • [3].基于GGHS理论的林业参与式发展[J]. 现代农业科技 2013(20)
    • [4].GDL豆腐在不同温度条件下货架期品质分析[J]. 江西农业学报 2018(10)
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    • [7].参数化GDL技术在建筑业信息化中的应用研究[J]. 科学时代 2009(02)
    • [8].PEMFC中粗糙GDL表面对液态水在GC中传输过程的影响[J]. 化工学报 2011(03)
    • [9].GDL诱导改性大豆分离蛋白凝胶溶胀性的研究[J]. 中国调味品 2012(12)
    • [10].早期结外鼻型NK/T细胞淋巴瘤GDL方案治疗的临床观察[J]. 中华肿瘤防治杂志 2012(15)
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