中碳钢高温快速膏剂渗碳工艺及性能研究

发布时间：2020-09-18 11:55

　　 中碳钢由于表面含碳量既定,限制了表面硬度提升的空间,在面对一些需要相当高硬度及耐磨的工作场合时,无法得以使用而凸显出其优良的综合力学性能,而钢的硬度与钢中碳含量息息相关,因此通过表面渗碳处理工艺提高钢表面的含碳量来提高钢的表面硬度是一种相对行之有效的方法,而通常的渗碳处理工艺往往针对的是表面含碳量较低的低碳钢或者低碳合金钢,因此针对中碳钢工件的渗碳处理工艺需要进行进一步的探索,找出一种更加完整高效的适合于中碳钢表面硬化的渗碳处理工艺。本文提出利用高温置换渗碳时间的观念,即通过高温来缩短渗碳时间,同时为防止渗碳时间过长而导致渗碳件内部晶粒的粗化,以及达到局部渗碳的目的,本文在选用膏剂渗碳工艺的基础上,通过重新选材、配制新的渗碳膏剂来提高渗碳气氛的活性,结合配制具有一定强度及相当高致密性的渗碳保护膏剂涂覆于渗碳膏剂表面,形成致密而狭小的密闭渗碳空间,从而达到提高渗碳速度、缩短渗碳时间,以及防止晶粒粗化的目的。本文通过实验发现：在传统的膏剂渗碳剂基础上,选用更加细小(粒度100目)的碳粉作为活性碳的提供主体,同时选用具有相当高热稳定性的Na2CO3粉末作为催渗剂,以及选用常被用作抗结剂的CaC03粉末作为渗碳膏剂抗烧结剂,实验证明：当Na2CO3粉末在渗碳剂中的百分比重提高到接近50%时,渗碳2h得到接近1mm的渗碳层,证明该成分配比的渗碳膏剂在高温下表现出相当高的活性,利用EMPA对碳含量的测定发现,渗碳层含碳量达到共析层的0.77%,证明该渗碳膏剂能够达到中碳钢高温快速渗碳的使用要求。同时选用具有良好粘性及固化后具有相当高强度的Na2SiO3·9H2O作为主要成分,并且添加粒度小于100目的A1203粉末制成渗碳保护膏剂,进行一系列涂覆、烘干工艺后,与某品牌无机胶作为保护膏剂进行对比实验,通过对得到的渗碳层深度进行对比发现,自制的渗碳保护膏剂与无机胶使用后获得的渗碳层深度相近,保护效果相似,但在使用工艺上较为复杂,说明该自制保护膏剂有待进一步完善。同时,在渗碳层深度的测量方法中创新性地提出利用EPMA对渗碳层进行测量,将其与传统的金相法测厚进行了对比,发现EMPA测厚能够直观表示碳含量且具有更高的精确性；通过设计不同渗碳温度对应的不同渗碳时间的渗碳实验,根据动力学相关知识,将所获得的渗碳层深度1与渗碳时间T之间的函数关系进行线性拟合,绘制出了中碳钢高温膏剂渗碳的动力学曲线,依赖于该曲线可以有目的地对渗碳温度、渗碳时间工艺参数进行设计。最后,对渗碳面进行洛氏硬度的测量,将其与未渗碳工件的淬火洛氏硬度进行比较,发现硬度值比基体硬度值高出两倍之多,表面硬化效果良好。
【学位单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2016
【中图分类】：TG156.81

【参考文献】

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本文编号：2821613