CTHQ25钢等离子体渗氮工艺-组织-性能研究

发布时间：2022-02-24 05:31

　　CTHQ25钢是一种典型的钎具钢,具有较高的回火稳定性。由于钎具在服役过程中要承受循环应力和冲击载荷,因此这类钢存在表面易磨损的问题。本文针对CTHQ25钢表面高强度的要求,建立等离子体渗氮层的氮浓度分布模型和硬度分布模型。根据CTHQ25钢等离子渗氮层工艺-组织-性能关系,预测合金钢渗氮层的组织结构和性能。根据氮原子在α-Fe中的扩散规律和过饱和氮模型,求解等离子体渗氮层中氮浓度分布。渗层氮浓度分布求解结果显示,（1）氮浓度沿渗层方向逐渐降低,合金氮化物的析出使总的氮浓度高于氮原子在α-Fe中的极限固溶度;（2）钢渗氮层的厚度随着渗氮温度和渗氮时间的增加而增大,γ’-Fe4N层厚度的增幅较ε-Fe2-3N层显著;（3）渗氮气氛中氮气含量越高,表面氮浓度越高,渗氮层厚度越大;（4）平衡溶解度乘积KCr N值越大,氮原子与合金元素沉淀析出氮化物的含量越少,扩散层总的氮浓度越低;（5）表面氮浓度和渗层的厚度随着氮在α-Fe中的极限固溶度的增加而增大;（6）氮化物形成元素含量增加,渗层中总的氮浓度增大,大多数的氮以合金氮化物的形式存在。CTHQ25钢经550 oC渗氮4 h扩散层的氮化物尺寸... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省211工程院校985工程院校

【文章页数】：83 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究的背景和意义
    1.2 等离子体渗氮技术的研究现状
        1.2.1 等离子体渗氮过程微观组织演变
        1.2.2 等离子体渗氮的工艺参数
    1.3 渗层氮浓度分布模型研究进展
        1.3.1 等离子体与钢表面传质模型研究进展
        1.3.2 过饱和氮模型研究进展
        1.3.3 化合物层增厚动力学研究进展
    1.4 氮化物粗化模型研究进展
    1.5 渗氮层硬度分布模型研究进展
    1.6 本文的主要研究内容
第2章 实验材料及研究方法
    2.1 实验材料
        2.1.1 基体材料
        2.1.2 热处理工艺设计
        2.1.3 组织表征和性能测试
        2.1.4 回火处理
    2.2 等离子体渗氮设备
    2.3 等离子体渗氮工艺参数
    2.4 分析测试方法
        2.4.1 组织观察
        2.4.2 相结构分析
        2.4.3 硬度测试
    2.5 计算方法
        2.5.1 热力学平衡计算
        2.5.2 动力学参数计算
        2.5.3 有限差分方法
第3章 渗层氮浓度分布模拟
    3.1 扩散层氮浓度分布模拟
        3.1.1 等离子体与钢表面的传质模型
        3.1.2 氮原子在α-Fe中的扩散模型
        3.1.3 过饱和氮的数学模型
        3.1.4 扩散层氮浓度分布模型求解
        3.1.5 扩散层氮浓度分布模拟结果
    3.2 化合物层氮浓度分布及增厚动力学模拟
        3.2.1 Fe4N层表面化学反应模型
        3.2.2 Fe4N层增厚动力学模拟结果
        3.2.3 复合层表面和界面化学反应模型
        3.2.4 复合层增厚动力学模拟结果
    3.3 CTHQ25钢渗层氮浓度分布模拟
    3.4 模型验证
    3.5 本章小结
第4章 扩散层硬度分布模拟
    4.1 扩散层氮化物尺寸分布
        4.1.1 合金氮化物粗化模型
        4.1.2 合金氮化物尺寸分布
    4.2 扩散层的沉淀硬化
        4.2.1 沉淀硬化模型
        4.2.2 沉淀硬化效果分布
    4.3 扩散层的固溶强化
        4.3.1 固溶强化模型
        4.3.2 固溶强化效果分布
    4.4 CTHQ25钢扩散层强度与硬度
    4.5 模型验证
    4.6 本章小结
结论
参考文献
致谢



本文编号：3642079