硬质合金刀具车削半奥氏体沉淀硬化不锈钢的磨损机理研究

论文摘要

半奥氏体沉淀硬化不锈钢以其独特的优越性,在航空航天工业方面,尤其是飞机蒙皮制造方面获得了广泛的应用。本文对硬质合金刀具与半奥氏体沉淀硬化不锈钢的氧化性能以及二者间的扩散性能进行了研究,并通过半奥氏体沉淀硬化不锈钢的车削试验对其加以验证,从而对硬质合金刀具车削半奥氏体沉淀硬化不锈钢的磨损机理进行了系统研究。通过对硬质合金刀具和半奥氏体沉淀硬化不锈钢的化学热力学计算和氧化试验进行研究,发现YT类硬质合金刀具相对氧化失重较少,抗氧化能力较强；加热温度为1200K时,YG类硬质合金刀具中的WC和Co元素已经部分被氧化,而YT类硬质合金刀具中的TiC则未被氧化；细晶粒硬质合金刀具的抗氧化能力要比粗晶粒硬质合金刀具要好。五种硬质合金刀具的抗氧化性能的优劣顺序为：YT15>YT5>YG6X>YG6>YG8。而半奥氏体沉淀硬化不锈钢在加热温度T=1300K时,试样块表面被完全氧化,Fe元素被氧化为Fe2O3,Cr元素被氧化为Cr3O8,Mn元素被氧化为Mn2O3,Ni元素被氧化为NiO。通过对硬质合金刀具与半奥氏体沉淀硬化不锈钢间的扩散试验进行研究,发现加热温度为200℃时,硬质合金刀具与半奥氏体沉淀硬化不锈钢间已经开始发生扩散,而且加热温度越高,扩散程度越剧烈；当加热温度为400℃时,扩散现象更为明显,且YT类硬质合金刀具与半奥氏体沉淀硬化不锈钢间的扩散程度要高于YG类硬质合金刀具。硬质合金刀具晶粒越细小,扩散就越难于进行。而且,发生扩散后,靠近扩散偶接触面的试样硬度均明显低于试样的硬度正常值。因而,五种硬质合金刀具与半奥氏体沉淀硬化不锈钢间扩散剧烈程度大小顺序为：YT15>YT5>YG8>YG6>YG6X。通过对半奥氏体沉淀硬化不锈钢的车削试验进行研究,发现从切削力、加工表面质量和切削温度来看,YT类硬质合金刀具更适合于车削半奥氏体沉淀硬化不锈钢；从硬质合金刀具后刀面磨损量来看,YT类硬质合金刀具的后刀面耐磨性要好于YG类硬质合金刀具；YT类硬质合金刀具的主要磨损机理为氧化磨损、粘结磨损和扩散磨损,YG类硬质合金刀具的主要磨损机理为氧化磨损、边界磨损、粘结磨损和扩散磨损。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 不锈钢的研究现状
• 1.1.1 沉淀硬化不锈钢的性能及分类
• 1.1.2 马氏体沉淀硬化不锈钢
• 1.1.3 奥氏体沉淀硬化不锈钢
• 1.1.4 半奥氏体沉淀硬化不锈钢
• 1.2 不锈钢的切削加工性研究现状
• 1.2.1 不锈钢的切削加工性
• 1.2.2 影响不锈钢切削性能的因素
• 1.2.3 不锈钢的切削加工
• 1.3 课题研究的目的、意义及主要研究内容
• 1.3.1 课题研究的目的及意义
• 1.3.2 课题研究的主要内容
• 第2章 硬质合金刀具与半奥氏体沉淀硬化不锈钢的氧化性能研究
• 2.1 硬质合金刀具与半奥氏体沉淀硬化不锈钢的化学热力学计算
• 2.1.1 化学热力学计算理论简介
• 2.1.2 硬质合金刀具材料的化学热力学计算
• 2.1.3 半奥氏体沉淀硬化不锈钢材料的化学热力学计算
• 2.2 硬质合金刀具与半奥氏体沉淀硬化不锈钢的氧化试验研究
• 2.2.1 氧化试验方法
• 2.2.2 硬质合金刀具的氧化试验研究
• 2.2.3 半奥氏体沉淀硬化不锈钢的氧化试验研究
• 2.3 本章小结
• 第3章 硬质合金刀具与半奥氏体沉淀硬化不锈钢的扩散性能研究
• 3.1 扩散试验理论基础
• 3.2 扩散试验方法
• 3.3 扩散试验结果讨论与分析
• 3.3.1 元素扩散讨论与分析
• 3.3.2 扩散偶接触面附近的硬度分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 半奥氏体沉淀硬化不锈钢的车削试验研究
• 4.1 试验条件
• 4.1.1 试验设备
• 4.1.2 试验材料
• 4.1.3 试验参数
• 4.2 试验方案
• 4.3 试验结果及分析
• 4.3.1 切削力、切削温度及表面粗糙度分析
• 4.3.2 刀具后刀面磨损量分析
• 4.3.3 刀具磨损形貌分析
• 4.3.4 刀具磨损机理分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 学位论文评阅及答辩情况表