18CrNiMo7-6钢碳硼复合渗层的组织和性能

发布时间：2017-07-08 01:06

  本文关键词：18CrNiMo7-6钢碳硼复合渗层的组织和性能

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【摘要】：本文研究了18CrNiMo7-6钢碳硼复合渗层的组织和性能。在UBE-600多用炉中进行气体渗碳,渗碳层厚度分别为0.5mm、1.0mm、1.5mm,然后和未经渗碳的样品一起在箱式电阻炉中进行850℃、880℃、910℃和940℃保温3、5、7和9h的固体渗硼,渗硼剂使用自制的硼砂型粒状渗硼剂；每个工艺规范下两个样品,渗后一个进行空冷,另一个进行淬火再低温回火处理。使用光学显微镜、SEM、XRD和显微硬度计测试并分析不同的渗硼工艺参数对渗硼层厚度、组织、硬度和相组成的影响。通过渗层性能测试分析不同的渗碳层厚度对复合渗的渗硼层厚度、显微硬度梯度、过渡层厚度的影响。使用HT-1000型高温摩擦磨损试验机测试不同工艺条件下样品表面的耐磨损性能,利用CH1660E型电化学工作站测试不同工艺条件下样品表面的的耐腐蚀性能。根据渗硼层的厚度进行渗硼动力学分析,作出等厚度图,对比分析不同渗碳层厚度对渗硼扩散动力学的影响。实验结果表明：使用自制渗硼剂,渗硼温度越高保温时间越长,渗硼层越厚,渗硼层的主要物相为Fe2B相,在较高温度和较长时间保温下,渗硼层出现FeB+Fe2B双相组织；渗硼层呈锯齿状与基体结合,预渗碳增加了过渡区的硬度,增强了对硬度更高的硼化物层的支撑作用,减小渗硼工件在服役过程中表面开裂和剥落的倾向。碳硼复合渗后表面的摩擦系数比渗碳后表面的摩擦系数小,常温下磨损量仅为渗碳件的60%左右,400℃下磨损量为渗碳件的36%,耐摩擦磨损性能得到了显著提高；碳硼复合渗层与单渗硼层相比硬度梯度减小。碳硼复合渗的渗碳过程可以提高材料表面的含碳量,一方面碳化物为硼化物形核提供有利条件,一方面又阻碍硼化物的择优生长,削弱渗硼层锯齿形的尖锐度,促进硼化物的横向生长。较薄的渗碳层可以促进渗硼层厚度的生长速率,减小硼的平均扩散激活能；较厚的渗碳层阻碍渗硼层厚度的生长速率,增加硼的平均扩散激活能。
【关键词】：渗碳 渗硼 碳硼复合渗 渗硼动力学 耐磨性
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG174.4
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-26
• 1.1 渗碳10-12
• 1.1.1 固体渗碳法11
• 1.1.2 液体渗碳法11
• 1.1.3 气体渗碳法11-12
• 1.2 渗硼12-19
• 1.2.1 渗硼层的形成机理12-14
• 1.2.2 渗硼层的组织特点14-17
• 1.2.3 渗硼的方法17-19
• 1.3 碳硼复合渗19-20
• 1.4 碳硼复合渗的研究进展20-22
• 1.5 渗硼层生长动力学22-24
• 1.5.1 渗硼层生长动力学原理22-23
• 1.5.2 渗硼动力学的研究现状23-24
• 1.6 选题的目的及主要研究内容24-26
• 2 实验方法26-33
• 2.1 实验材料26
• 2.2 实验方法26-33
• 2.2.1 实验过程26-28
• 2.2.2 分析与测试方法28-33
• 3 渗层金相组织分析33-45
• 3.1 单渗硼层的金相组织33-35
• 3.2 预渗碳0.5mm后渗硼层的显微组织35-37
• 3.3 预渗碳1.0mm后渗硼层的显微组织37-39
• 3.4 预渗碳1.5mm后渗硼层的显微组织39-41
• 3.5 预渗碳对固体渗硼层显微组织的影响41-43
• 3.6 预渗碳对渗层过渡区厚度的影响43-44
• 3.7 本章小结44-45
• 4 渗层的性能分析45-58
• 4.1 显微硬度分析45-49
• 4.1.1 单渗硼层的显微硬度分析45-46
• 4.1.2 碳硼复合渗层的显微硬度46-48
• 4.1.3 预渗碳对渗硼层显微硬度的影响48-49
• 4.2 渗层的物相分析49-50
• 4.3 渗层的耐磨损性能分析50-54
• 4.4 渗层耐腐蚀性能分析54
• 4.5 渗层脆性分析54-57
• 4.5.1 渗层的脆性等级55-56
• 4.5.2 渗层断裂韧性分析56-57
• 4.6 本章小结57-58
• 5 渗硼动力学分析58-65
• 5.1 渗硼层厚度的测量58-59
• 5.2 生长速率常数和扩散激活能59-62
• 5.3 预渗碳对固体渗硼层厚度的影响62-64
• 5.4 本章小结64-65
• 6 结论65-67
• 致谢67-68
• 参考文献68-73
• 附录73

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本文编号：532465