高温渗碳合金钢组织与性能研究

发布时间：2017-03-23 03:05

  本文关键词：高温渗碳合金钢组织与性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：不锈钢及合金钢是泵制造业中的重要材料,提高不锈钢及合金钢的硬度和耐磨性而不降低其耐蚀性是一个极其重要的课题。渗碳是一项传统的表面热处理方法,形成的渗碳件具有良好的过渡组织, “外硬里韧”,既能保证表面硬度,又不影响内部的韧性,具有良好的综合性能,因此渗碳表面热处理的应用十分广泛。本文对合金钢40Cr和2205双相不锈钢采用高温渗碳处理并进行相关的热处理,研究其显微组织及性能变化。组织观察使用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)及透射电子显微镜(TEM),物相分析及化学成分分析分别使用X-射线衍射仪(XRD)和电子探针(EPMA),硬度和电化学腐蚀测试分别使用显微硬度仪和CS300电化学动电位扫描仪。经XRD分析,渗碳前后析出的碳化物类型基本没有改变。两种钢分别经过淬火回火和固溶处理后碳化物类型依然没有改变。对两种钢进行950℃高温渗碳处理,从表面到心部均得到渐变的组织,表面渗碳层的组织细化,固溶了较多的碳原子,心部组织由于渗碳时的高温加热而出现略微的粗化,过渡区的组织尺寸介于渗碳层组织与心部组织之间。从表面到心部,碳浓度逐渐降低,组织尺寸逐渐增大。通过TEM分析,渗碳后位错缺陷错综杂乱,且数量增加,碳化物数量也增多,且碳化物(Fe3C、Cr7C3、Cr23C6)形态有所改变。渗碳后从表面到心部合金元素C、Cr、Mo等的含量发生变化,2205双相不锈钢渗碳层与心部各相的化学成分含量也有差异。渗层铁素体中铁素体形成元素Cr、Mo含量高于心部,而奥氏体形成元素Ni含量较低。渗碳后渗碳层由于碳含量增加而硬度增加,从表面到心部的硬度下降比较平缓,心部硬度趋于同一水平。两种钢渗碳后在体积分数为3.5%的NaCl溶液中的耐电化学腐蚀性能基本没有降低,但腐蚀速度略有增加。2205双相不锈钢渗碳后进行固溶时效处理试样析出碳化物增多,其耐电化学腐蚀性能降低。
【关键词】：渗碳热处理 固溶时效 显微组织 耐蚀性
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG142.1;TG161
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-30
• 1.1 课题背景9-10
• 1.2 化学热处理技术概述10-13
• 1.2.1 化学热处理的基本概念10-11
• 1.2.2 化学热处理的分类与发展11-13
• 1.3 渗碳表面强化及其应用13-19
• 1.3.1 固体渗碳13-14
• 1.3.2 液体渗碳14-15
• 1.3.3 气体渗碳15
• 1.3.4 高温渗碳15-16
• 1.3.5 深层渗碳16-17
• 1.3.6 高浓度渗碳17
• 1.3.7 真空渗碳17-18
• 1.3.8 离子渗碳18-19
• 1.4 组织结构对渗碳零件性能的影响19-25
• 1.4.1 内氧化对渗碳件性能的影响19-20
• 1.4.2 脱碳对渗碳件性能的影响20-22
• 1.4.3 碳化物对渗碳件性能的影响22-23
• 1.4.4 残余奥氏体对渗碳件性能的影响23-25
• 1.4.5 其它显微组织特征对渗碳件性能的影响25
• 1.5 渗碳部件耐腐蚀性能研究25-29
• 1.5.1 阳极极化曲线25-27
• 1.5.2 电化学腐蚀参数27-28
• 1.5.3 渗碳部件耐腐蚀性能研究现状28-29
• 1.6 课题研究意义及主要内容29-30
• 2 实验方法30-34
• 2.1 实验材料30
• 2.2 渗碳工艺及试样制备30-31
• 2.3 显微组织分析31-32
• 2.4 化学成分及物相分析32
• 2.5 硬度测试32
• 2.6 电化学腐蚀试验32-34
• 3 40Cr合金钢渗碳组织及性能研究34-48
• 3.1 前言34
• 3.2 40Cr渗碳后的物相分析及组织特征34-43
• 3.3 40Cr渗碳后的性能特征43-47
• 3.3.1 渗碳试样的硬度43-45
• 3.3.2 渗碳试样的电化学腐蚀45-47
• 3.4 本章小结47-48
• 4 2205相不锈钢渗碳组织及性能研究48-61
• 4.1 前言48-49
• 4.2 2205双相不锈钢渗碳后的物相分析及组织特征49-54
• 4.3 2205双相不锈钢渗碳后的化学成分分析54-56
• 4.4 2205双相不锈钢渗碳后的性能特征56-59
• 4.4.1 渗碳试样的硬度56-57
• 4.4.2 渗碳试样的耐腐蚀性能57-59
• 4.5 本章小结59-61
• 5 结论61-63
• 参考文献63-67
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况67-68
• 致谢68-69

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