汽车悬架弹簧钢脱碳规律的研究

发布时间：2017-08-28 20:42

  本文关键词：汽车悬架弹簧钢脱碳规律的研究

  更多相关文章： 弹簧钢 脱碳 交变应力 完全脱碳 硬度

【摘要】：悬架弹簧钢作为悬架系统的重要减震弹性元件,在周期性交变应力下工作,要求较高的弹性极限和松弛抗力。同时,在使用过程中,弹簧钢横截面上的应力沿径向从中心到边缘逐渐增加,导致表面所受的冲击载荷最大。弹簧钢由于碳含量较高,在高温条件下表面容易出现严重的脱碳现象,脱碳明显影响钢的硬度、抗疲劳性能、使用寿命.如果钢表面出现完全脱碳层,会降低弹簧钢疲劳寿命的50%。脱碳程度是汽车悬架弹簧钢的一个严格的指标,因此脱碳层深度和脱碳类型的控制是研究弹簧钢脱碳的一个重要问题,并且是生产高优质弹簧钢难以解决的问题之一。本文以弹簧钢55Si Cr V和60Si2Mn为实验材料,研究了加热温度、保温时间、冷却速度、冷却方式和加热介质对弹簧钢脱碳的影响以及淬火温度对轧后脱碳钢脱碳的影响。将实验材料加工成?6×9 mm的试样,进行脱碳实验。用金相镶嵌机将实验后的试样镶嵌成金相试样,金相试样经过一系列的粗磨、精磨、抛光、腐蚀等过程后,利用金相显微镜和Image J图像处理软件测量表面脱碳层深度。同时,利用菲克定律和高温氧化动力学公式,建立脱碳层深度关于加热温度和保温时间的脱碳数学模型。研究结果表明,较高的加热温度和较长的保温时间对弹簧钢脱碳现象的产生都有促进作用,加热温度在750~1100℃范围内,弹簧钢的脱碳层深度随加热温度的升高呈先增大后减少的趋势,55Si Cr V在1000℃左右出现峰值,60Si2Mn在1050℃左右出现峰值。保温时间在20~100 min范围内,弹簧钢的脱碳层深度随保温时间的延长呈增加趋势,但增加的幅度逐渐减小。含Cr、V元素的弹簧钢与不含Cr、V元素的弹簧钢相比,脱碳层深度明显减少。冷却速度的增加能够有效地降低脱碳层深度,当冷却速度大于10℃/s时,弹簧钢表面无脱碳层产生。不同的冷却方式和加热介质对脱碳层深度也有显著的影响,水冷可以明显降低弹簧钢表面脱碳层深度,还原性气氛对脱碳层的产生有阻碍作用。淬火温度的提高有利于脱碳钢脱碳层深度的降低。利用脱碳数学模型,分析在有氧化反应时加热温度、保温时间对脱碳的影响。利用实验数据进行验证,可以提高模型的可靠性,可为生产工艺的制定提供理论基础。
【关键词】：弹簧钢 脱碳 交变应力 完全脱碳 硬度
【学位授予单位】：安徽工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG142.41;TG161
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-22
• 1.1 课题研究背景9-11
• 1.2 弹簧钢概述11-14
• 1.2.1 弹簧钢性能要求11-12
• 1.2.2 国内外弹簧钢生产状况12-13
• 1.2.3 国内外弹簧钢发展趋势13-14
• 1.3 国内外弹簧钢脱碳的研究现状14-20
• 1.3.1 弹簧钢的脱碳机理14-16
• 1.3.2 碳的扩散机理和脱碳成因研究现状16-17
• 1.3.3 脱碳层深度的测定方法17-20
• 1.3.4 脱碳层的数学模型20
• 1.4 本文研究目的、意义和内容20-22
• 1.4.1 本文研究目的和意义20
• 1.4.2 本文研究的内容及创新点20-22
• 第二章 实验材料和方法22-25
• 2.1 实验材料22
• 2.2 实验方法22-25
• 2.2.1 实验思路22-23
• 2.2.2 试样加工和制备23-24
• 2.2.3 金相显微镜观察24
• 2.2.4 脱碳层硬度的测量24-25
• 第三章 加热制度对弹簧钢脱碳的影响25-43
• 3.1 实验步骤25-26
• 3.2 实验结果与分析26-38
• 3.2.1 加热温度对脱碳的影响26-30
• 3.2.2 保温时间对弹簧钢脱碳的影响30-38
• 3.3 脱碳类型与加热温度之间的关系38-41
• 3.4 脱碳对弹簧钢硬度的影响41-42
• 3.5 本章小结42-43
• 第四章 冷却速度对弹簧钢脱碳的影响43-49
• 4.1 实验步骤43-44
• 4.2 实验结果与分析44-48
• 4.3 本章小结48-49
• 第五章 冷却方式和加热介质对弹簧钢脱碳的影响49-57
• 5.1 实验步骤49-50
• 5.1.1 冷却方式对脱碳的影响49
• 5.1.2 加热介质对脱碳的影响49-50
• 5.2 实验结果与分析50-56
• 5.2.1 冷却方式对脱碳影响的实验结果与分析50-53
• 5.2.2 加热介质对脱碳影响的实验结果与分析53-56
• 5.3 本章小结56-57
• 第六章 淬火温度对轧后脱碳钢脱碳的影响57-64
• 6.1 实验步骤57-58
• 6.2 实验结果与分析58-62
• 6.3 脱碳对淬硬度的影响62-63
• 6.4 本章小结63-64
• 结论64-65
• 参考文献65-69
• 致谢69

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本文编号：749379