低碳钢气体氮碳共渗后续升温淬火研究
发布时间：2021-12-23 15:12
氮碳共渗是一种常见的表面化学热处理工艺。钢铁材料经过氮碳共渗后,表面一般会形成由ε和γ′组成的氮碳化合物层,使材料表面具有较高的硬度,优良的耐磨、耐蚀等性能。对纯铁及碳素钢而言,其氮碳共渗形成的化合物层的最大硬度大约只有600HV,具有厚度薄、韧性差等缺点。本文对低碳钢的气体氮碳共渗及后续淬火展开研究,通过调控氮碳共渗时间、NH3和CO气体流量、淬火温度、淬火保温时间等工艺参数来调控低碳钢气体氮碳共渗表面层的微观组织和性能。利用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、金相显微镜（OM）、透射电子显微镜（TEM）以及显微硬度计等测试仪器,探究氮碳共渗淬火试样强化层的微观结构和性能等。主要得出以下结论:（1）低碳钢经过气体氮碳共渗及后续淬火处理后,表面形成由残余奥氏体γ相和马氏体α′相组成的复相强化层,最高硬度高达1000HV0.05。为了减少经过淬火后试样表层形成的孔洞,对前期氮碳共渗中气氛流量和后续淬火参数进行调节,发现低NH3和高CO流量均可以使孔洞层厚度降低。随着奥氏体化温度的升高和时间的延长,复相强化层中...
【文章来源】： 湖南大学湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：84 页
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 气体氮碳共渗
1.2.1 Fe-N状态图及相组成
1.2.2 气体氮碳共渗工艺参数
1.2.3 氮碳共渗原理及氮(碳)化合物层的形成机制
1.3 氮碳共渗复合强化工艺
1.4 钢在加热过程中的组织转变
1.5 淬火
1.6 Fe-N奥氏体的中温转变
1.6.1 Fe-N/Fe-N-C奥氏体的转变机制
1.6.2 Fe-N/Fe-N-C马氏体的转变机制
1.7 本课题研究的意义和内容
1.7.1 研究意义
1.7.2 研究目的和内容
第2章 实验材料及方法
2.1 实验方法
2.1.1 实验材料
2.1.2 实验制备及分析仪器
2.1.3 实验试样的制备
2.1.4 分析试样的制备方法
2.2 分析方法
2.2.1 扫描电子显微镜表征(SEM)
2.2.2 透射电子显微镜表征(TEM)
2.2.3 X射线衍射分析(XRD)
2.2.4 硬度测试
2.2.5 韧性测试
2.2.6 耐磨性测试
2.2.7 耐蚀性测试
2.2.8 拉伸试验
第3章 淬火参数对氮碳共渗及后续淬火表层的影响
3.1 引言
3.2 实验设计
3.3 淬火温度对表面层的影响
3.3.1 SEM表征
3.3.2 XRD表征
3.3.3 显微硬度表征
3.3.4 韧性表征
3.4 淬火保温时间对表面层的影响
3.4.1 SEM表征
3.4.2 XRD表征
3.4.3 显微硬度表征
3.4.4 韧性表征
3.4.5 试样的拉伸测试和拉伸断口分析
3.5 本章小结
第4章 氮碳共渗工艺参数对后续淬火复相强化层的影响
4.1 引言
4.2 实验设计
4.3 氮碳共渗时间对复相强化层的影响
4.3.1 SEM表征
4.3.2 XRD表征
4.3.3 显微硬度表征
4.3.4 韧性表征
4.4 共渗气氛中NH3流量对后续淬火强化层的影响
4.4.1 SEM表征
4.4.2 XRD表征
4.4.3 显微硬度表征
4.4.4 韧性表征
4.5 共渗气氛中CO流量对后续淬火强化层的影响
4.5.1 SEM表征
4.5.2 XRD表征
4.5.3 显微硬度表征
4.5.4 韧性表征
4.6 耐蚀性表征
4.7 TEM表征
4.8 本章小结
第5章 不同冷却方式及回火对表面强化层的影响
5.1 引言
5.2 实验设计
5.3 不同连续冷却方式对表面层的影响
5.3.1 SEM表征
5.3.2 XRD表征
5.3.3 显微硬度表征
5.4 不同温度分段淬火对表面层的影响
5.4.1 SEM表征
5.4.2 XRD表征
5.4.3 显微硬度表征
5.5 回火研究
5.5.1 NC/4-680℃/120试样回火的SEM表征
5.5.2 NC/4-680℃/120试样回火的表面XRD表征
5.5.3 NC/4-680℃/30试样回火的SEM表征
5.5.4 NC/4-680℃/30试样回火的表面XRD表征
5.5.5 回火后表面层的显微硬度表征
5.6 NlC/1-A与NC/4试样的低温回火研究
5.6.1 SEM表征
5.6.2 XRD表征
5.6.3 显微硬度表征
5.6.4 韧性表征
5.6.5 耐蚀性表征
5.6.6 耐磨性表征
5.7 本章小结
结论
参考文献
致谢
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录
【参考文献】：
期刊论文
[1]GCr15钢气体渗氮+淬火复合处理及干摩擦行为 [J]. 张国松,崔洪芝,程贵勤. 中国表面工程. 2016(06)
[2]氮化势对低碳钢气体渗氮化合物层组织结构和性能的影响 [J]. 王津,洪悦,陈兴岩,伍翠兰. 材料热处理学报. 2016(08)
[3]冷却方式及时效处理对580℃气体渗氮层的影响 [J]. 伍翠兰,田磊,洪悦,王津,陈兴岩. 湖南大学学报(自然科学版). 2015(12)
[4]高氮奥氏体中温转变过程的研究 [J]. 卑多慧,胡明娟,朱祖昌,潘健生. 金属热处理. 2003(03)
[5]Generalization of Results of Computations and Natural Experiments at Steel Parts Quenching [J]. Nikolai I.Kobasko Engineering Thermophysics Institute of National Academy of Sciences, Kyiv, Ukraine. Journal of Shanghai Jiaotong University. 2000(01)
[6]冷轧辊淬冷过程数值模拟的研究 [J]. 顾剑锋,潘健生,胡明娟,沈甫法. 金属热处理学报. 1999(02)
[7]淬火过程计算机模拟研究的若干进展 [J]. 潘健生,胡明娟,田东,顾剑峰. 金属热处理. 1998(12)
[8]离子氮碳共渗中碳的作用及机理初探 [J]. 张德元,彭文屹,傅青峰,许兰萍,邓鸣. 金属热处理. 1998(10)
[9]Q235钢奥氏体氮碳共渗后的回火转变 [J]. 袁叔贵,邹敢锋,赵鑫,韩玉奎. 金属热处理. 1998(08)
[10]奥氏体氮碳共渗加时效工艺研究与应用 [J]. 王哲仁 ,陈丽娣 ,曹金鸾. 柴油机设计与制造. 1997(04)
硕士论文
[1]低碳钢气体渗氮/氮碳共渗工艺及其渗层改性研究[D]. 王津.湖南大学. 2016
[2]30CrMnSiA钢等离子体稀土氮碳共渗研究[D]. 陈先进.哈尔滨工业大学. 2010
本文编号：3548706
【文章来源】： 湖南大学湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：84 页
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 气体氮碳共渗
1.2.1 Fe-N状态图及相组成
1.2.2 气体氮碳共渗工艺参数
1.2.3 氮碳共渗原理及氮(碳)化合物层的形成机制
1.3 氮碳共渗复合强化工艺
1.4 钢在加热过程中的组织转变
1.5 淬火
1.6 Fe-N奥氏体的中温转变
1.6.1 Fe-N/Fe-N-C奥氏体的转变机制
1.6.2 Fe-N/Fe-N-C马氏体的转变机制
1.7 本课题研究的意义和内容
1.7.1 研究意义
1.7.2 研究目的和内容
第2章 实验材料及方法
2.1 实验方法
2.1.1 实验材料
2.1.2 实验制备及分析仪器
2.1.3 实验试样的制备
2.1.4 分析试样的制备方法
2.2 分析方法
2.2.1 扫描电子显微镜表征(SEM)
2.2.2 透射电子显微镜表征(TEM)
2.2.3 X射线衍射分析(XRD)
2.2.4 硬度测试
2.2.5 韧性测试
2.2.6 耐磨性测试
2.2.7 耐蚀性测试
2.2.8 拉伸试验
第3章 淬火参数对氮碳共渗及后续淬火表层的影响
3.1 引言
3.2 实验设计
3.3 淬火温度对表面层的影响
3.3.1 SEM表征
3.3.2 XRD表征
3.3.3 显微硬度表征
3.3.4 韧性表征
3.4 淬火保温时间对表面层的影响
3.4.1 SEM表征
3.4.2 XRD表征
3.4.3 显微硬度表征
3.4.4 韧性表征
3.4.5 试样的拉伸测试和拉伸断口分析
3.5 本章小结
第4章 氮碳共渗工艺参数对后续淬火复相强化层的影响
4.1 引言
4.2 实验设计
4.3 氮碳共渗时间对复相强化层的影响
4.3.1 SEM表征
4.3.2 XRD表征
4.3.3 显微硬度表征
4.3.4 韧性表征
4.4 共渗气氛中NH3流量对后续淬火强化层的影响
4.4.1 SEM表征
4.4.2 XRD表征
4.4.3 显微硬度表征
4.4.4 韧性表征
4.5 共渗气氛中CO流量对后续淬火强化层的影响
4.5.1 SEM表征
4.5.2 XRD表征
4.5.3 显微硬度表征
4.5.4 韧性表征
4.6 耐蚀性表征
4.7 TEM表征
4.8 本章小结
第5章 不同冷却方式及回火对表面强化层的影响
5.1 引言
5.2 实验设计
5.3 不同连续冷却方式对表面层的影响
5.3.1 SEM表征
5.3.2 XRD表征
5.3.3 显微硬度表征
5.4 不同温度分段淬火对表面层的影响
5.4.1 SEM表征
5.4.2 XRD表征
5.4.3 显微硬度表征
5.5 回火研究
5.5.1 NC/4-680℃/120试样回火的SEM表征
5.5.2 NC/4-680℃/120试样回火的表面XRD表征
5.5.3 NC/4-680℃/30试样回火的SEM表征
5.5.4 NC/4-680℃/30试样回火的表面XRD表征
5.5.5 回火后表面层的显微硬度表征
5.6 NlC/1-A与NC/4试样的低温回火研究
5.6.1 SEM表征
5.6.2 XRD表征
5.6.3 显微硬度表征
5.6.4 韧性表征
5.6.5 耐蚀性表征
5.6.6 耐磨性表征
5.7 本章小结
结论
参考文献
致谢
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录
【参考文献】：
期刊论文
[1]GCr15钢气体渗氮+淬火复合处理及干摩擦行为 [J]. 张国松,崔洪芝,程贵勤. 中国表面工程. 2016(06)
[2]氮化势对低碳钢气体渗氮化合物层组织结构和性能的影响 [J]. 王津,洪悦,陈兴岩,伍翠兰. 材料热处理学报. 2016(08)
[3]冷却方式及时效处理对580℃气体渗氮层的影响 [J]. 伍翠兰,田磊,洪悦,王津,陈兴岩. 湖南大学学报(自然科学版). 2015(12)
[4]高氮奥氏体中温转变过程的研究 [J]. 卑多慧,胡明娟,朱祖昌,潘健生. 金属热处理. 2003(03)
[5]Generalization of Results of Computations and Natural Experiments at Steel Parts Quenching [J]. Nikolai I.Kobasko Engineering Thermophysics Institute of National Academy of Sciences, Kyiv, Ukraine. Journal of Shanghai Jiaotong University. 2000(01)
[6]冷轧辊淬冷过程数值模拟的研究 [J]. 顾剑锋,潘健生,胡明娟,沈甫法. 金属热处理学报. 1999(02)
[7]淬火过程计算机模拟研究的若干进展 [J]. 潘健生,胡明娟,田东,顾剑峰. 金属热处理. 1998(12)
[8]离子氮碳共渗中碳的作用及机理初探 [J]. 张德元,彭文屹,傅青峰,许兰萍,邓鸣. 金属热处理. 1998(10)
[9]Q235钢奥氏体氮碳共渗后的回火转变 [J]. 袁叔贵,邹敢锋,赵鑫,韩玉奎. 金属热处理. 1998(08)
[10]奥氏体氮碳共渗加时效工艺研究与应用 [J]. 王哲仁 ,陈丽娣 ,曹金鸾. 柴油机设计与制造. 1997(04)
硕士论文
[1]低碳钢气体渗氮/氮碳共渗工艺及其渗层改性研究[D]. 王津.湖南大学. 2016
[2]30CrMnSiA钢等离子体稀土氮碳共渗研究[D]. 陈先进.哈尔滨工业大学. 2010
本文编号：3548706
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jinshugongy/3548706.html
教材专著
