奥氏体不锈钢低温离子—气体复合硬化处理的研究

发布时间：2017-10-19 21:28

  本文关键词：奥氏体不锈钢低温离子—气体复合硬化处理的研究

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【摘要】：为了弥补奥氏体不锈钢表面单一低温硬化处理的不足,解决奥氏体不锈钢低温气体硬化处理去除不锈钢表面钝化膜难和低温离子硬化处理方法试样温度不均匀的难题。本文采用奥氏体不锈钢低温离子-气体复合硬化处理新工艺,首先用H+轰击试样,去除试样表面的钝化膜,提高其表面活性;然后关闭直流辉光放电电源,通入H2+CO混合气体,在低压下对试样进行气体低温渗碳处理。为了保持试样表面的活性,提高渗碳的速度,在整个处理过程中采用了离子轰击和气体低温渗碳多次循环处理的方法,目的是在不锈钢表面得到厚的高耐蚀性硬化层。试验结果表明,在不降低不锈钢表面耐蚀性能的临界温度范围内,不锈钢表面的硬度和渗层厚度随渗碳温度的升高而提高;增加处理循环周期,也可以提高奥氏体不锈钢表面的硬度和厚度。奥氏体不锈钢经过低温离子-气体复合处理后,不锈钢表面的硬度、耐磨性、疲劳强度都有明显的提高。本文研究了奥氏体不锈钢低温离子-气体复合处理工艺,并对其工艺、机理作了系统的研究,探讨了H2:C O比例、气体压强、离子轰击时间等因素对渗碳层的影响。试验结果表明,低温渗碳温度要低于550℃,高于此加热温度会使奥氏体不锈钢中析出铬的碳化物,该化合物将与不锈钢基体构成电化学腐蚀,从而降低不锈钢的耐蚀性。在试验周期的范围内,增加离子轰击和气体渗碳处理的循环周期数可以提高奥氏体不锈钢的表面硬度和渗层厚度。利用正交试验设计法对奥氏体不锈钢低温离子-气体硬化复合处理工艺参数进行了优化,并对正交试验预测的优化工艺参数进行了验证。综合厚度和硬度两个指标,奥氏体不锈钢低温离子-气体硬化复合处理优化的工艺参数为:渗碳温度为500℃,渗碳周期为6T,H2:CO=1:5,气体压强为-0.04MPa,离子轰击时间为30min。
【关键词】：奥氏体不锈钢 低温硬化处理 离子轰击活化 低温气体渗碳 正交试验
【学位授予单位】：青岛科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG142.71;TG178
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 第1章 绪论9-31
• 1.1 前言9
• 1.2 表面工程学9-14
• 1.2.1 表面工程学的定义和内涵9
• 1.2.2 表面工程技术的特点与意义9-10
• 1.2.3 表面工程技术的分类10-11
• 1.2.4 表面工程技术的发展11-12
• 1.2.5 表面工程技术在经济中的地位和意义12-14
• 1.3 离子化学热处理14-19
• 1.3.1 热处理技术的基本原理14
• 1.3.2 离子化学热处理14-19
• 1.3.2.1 离子化学热处理技术概述14-15
• 1.3.2.2 离子化学热处理特点15-16
• 1.3.2.3 离子化学热处理工艺16
• 1.3.2.4 离子化学热处理设备16-18
• 1.3.2.5 离子化学热处理技术展望18-19
• 1.4 气体热处理19-21
• 1.4.1 气体化学热处理技术概述19
• 1.4.2 气体化学热处理工艺19
• 1.4.3 气体化学热处理设备19-20
• 1.4.4 气体化学热处理技术展望20-21
• 1.5 不锈钢低温硬化处理21-29
• 1.5.1 不锈钢简介21-23
• 1.5.2 不锈钢低温气体硬化处理23-25
• 1.5.3 不锈钢低温盐浴硬化处理25-27
• 1.5.4 不锈钢低温离子硬化处理27-29
• 1.6 研究目的及意义29-31
• 第2章 试验方法31-36
• 2.1 试验装置31-32
• 2.2 试验材料32
• 2.3 试验过程32-35
• 2.3.1 设计方案32-33
• 2.3.2 样件制备33
• 2.3.3 压升率的检测33-34
• 2.3.4 热电偶的校准34
• 2.3.5 试验过程34-35
• 2.4 分析测试35-36
• 第3章 低温离子-气体复合硬化处理工艺对硬化层的影响36-55
• 3.1 温度对硬化层性能的影响36-43
• 3.1.1 温度对悬挂件表面硬度的影响37
• 3.1.2 温度对悬挂件渗层厚度的影响37-39
• 3.1.3 温度对平放件表面硬度的影响39-40
• 3.1.4 温度对平放件渗层厚度的影响40-43
• 3.2 处理周期对硬化层性能的影响43-52
• 3.2.1 处理周期对悬挂件表面硬度的影响44-45
• 3.2.2 处理周期对悬挂件渗层厚度的影响45-48
• 3.2.3 处理周期对平放件表面硬度的影响48-49
• 3.2.4 处理周期对平放件渗层厚度的影响49-52
• 3.3 渗层的硬度梯度52
• 3.4 渗碳硬化层的物相结构52-54
• 3.5 小结54-55
• 第4章 奥氏体不锈钢低温离子-气体复合硬化处理工艺优化55-68
• 4.1 引言55
• 4.2 正交试验方案设计55-56
• 4.3 正交试验结果分析56-65
• 4.3.1 以渗碳层厚度为评判指标56-58
• 4.3.2 以渗碳层硬度为评判指标58-62
• 4.3.3 正交试验条件下的渗碳层微观组织62-65
• 4.4 正交试验优化的工艺参数验证65-67
• 4.4.1 正交试验预测的优化工艺参数66
• 4.4.2 对优化工艺参数的验证66-67
• 4.5 小结67-68
• 第5章 结论68-70
• 参考文献70-74
• 致谢74-75
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文目录75-77

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本文编号：1063413