15Cr2Ni3MoW顶头钢的氧化行为与氧化膜的组织性能研究

论文摘要

研究15Cr2Ni3MoW穿孔顶头钢在氧气和酒精-水蒸气两种气氛中的氧化工艺,具体内容包括氧化动力学规律、生成的氧化膜形貌,氧化膜间结合力和耐磨性能；同时研究了喷丸预处理对氧化工艺的影响。结合实验结果和理论,分析氧化膜的生成机理及力学性能变化。采用磨损性能测试、硬度测试、XRD物相检测、金相分析及扫描电镜（SEM）等方法进行研究分析。实验内容及结果如下：（1）研究氧化气氛对穿孔顶头材料的氧化动力学、氧化物形貌、结合力及耐磨性能的影响。研究结果：穿孔顶头在氧气气氛中的氧化速率,远大于酒精-水蒸气气氛中的氧化速率；较氧气气氛相比,酒精-水蒸气氛中生成氧化膜形貌更均匀、平整、致密,膜间结合力较大,耐磨性能较好。（2）研究氧化处理前的喷丸预处理对穿孔顶头材料氧化动力学、氧化物形貌、结合力及耐磨性能的影响。研究结果：喷丸预处理降低了穿孔顶头在氧气气氛和酒精-水蒸气中的氧化速率；较氧化前未作喷丸预处理的样品相比,顶头材料喷丸预处理,再氧化处理生成的氧化膜形貌更均匀、致密、无大裂纹,膜间结合力大,耐磨性能更好。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 穿孔顶头的简介
• 1.1.1 穿孔顶头工作原理
• 1.1.2 穿孔顶头材质分类
• 1.1.3 穿孔顶头的服役寿命及失效形式
• 1.2 氧化膜在穿孔顶头中的应用
• 1.2.1 氧化膜简介
• 1.2.2 氧化膜在穿孔中的作用
• 1.3 表面技术在穿孔顶头中研究和应用
• 1.3.1 涂层技术
• 1.3.2 化学热处理技术（渗碳渗氮）
• 1.3.3 表面氧化技术
• 1.3.4 喷丸处理
• 1.4 穿孔顶头氧化膜制备研究进展
• 1.5 本课题研究的目的和内容
• 第二章 实验材料及研究方法
• 2.1 研究路线
• 2.2 实验材料
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 氧化处理
• 2.3.2 氧化膜表面形貌的观察
• 2.3.3 微观组织的分析
• 2.3.4 物相分析
• 2.3.5 硬度及结合力的测量
• 2.3.6 耐磨性实验
• 第三章 顶头钢在氧气中的氧化行为及氧化膜的组织性能
• 3.1 引言
• 3.1.1 金属氧化原理
• 3.1.2 金属氧化动力学规律
• 3.2 氧化动力学
• 3.2.1 氧化增重与时间的关系
• 3.2.2 氧化速率的分析
• 3.3 顶头钢氧化膜组织分析
• 3.3.1 组织和形貌分析
• 3.3.2 物相组成
• 3.3.3 成分分布
• 3.4 顶头钢氧化膜力学性能分析
• 3.4.1 显微硬度及膜间结合力
• 3.4.2 磨损性能试验
• 3.5 讨论
• 3.5.1 氧化膜的相组成
• 3.5.2 氧化机制
• 3.5.3 氧化膜的力学性能
• 3.6 本章小结
• 第四章 顶头钢在水和酒精中的氧化行为研究
• 4.1 引言
• 4.2 氧化动力学
• 4.2.1 氧化增重与时间的关系
• 4.2.2 氧化速率的分析
• 4.3 顶头钢氧化膜组织形貌及成分分析
• 4.4 顶头钢氧化膜力学性能分析
• 4.4.1 显微硬度及膜间结合力
• 4.4.2 磨损性能试验
• 4.5 酒精水滴定可控气氛中的氧化机理分析
• 4.6 本章小结
• 第五章 喷丸预处理对顶头钢氧化膜的形成与性能的影响
• 5.1 喷丸处理
• 5.1.1 喷丸处理对基体表面形貌的影响
• 5.2 喷丸处理对顶头氧化性能的影响
• 5.2.1 喷丸处理对氧化动力学的影响
• 5.2.2 喷丸处理对氧化膜形貌的影响
• 5.2.3 喷丸处理对氧化膜力学性能的影响
• 5.2.3.1 显微硬度及膜间结合力
• 5.2.3.2 磨损性能试验
• 5.2.4 喷丸处理对氧化膜形成过程的影响
• 5.3 本章小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间发表论文