滚珠丝杠原材料预先热处理及组织性能一致化研究

发布时间：2017-09-20 02:38

  本文关键词：滚珠丝杠原材料预先热处理及组织性能一致化研究

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【摘要】：基于目前国产滚珠丝杠容易产生疲劳裂纹、冷热加工工艺性能差,最终导致尺寸稳定性差,使用寿命短的现状,本文针对滚珠丝杠原材料预先热处理工艺,引入正交实验设计方法优化热处理工艺参数,同时通过定量金相的方法,量化表征热处理效果,最终获得均匀的组织,便于后续的加工,提高滚珠丝杠的成品性能。首先对现有某型号国产滚珠丝杠用GCrl5进行取样检测,结果表明,球化退火态存在少量片层状珠光体和较大碳化物颗粒,碳化物分布不均匀；表面淬火态过渡层硬度梯度分布波动大,淬硬层深度不合理；成品态存在较为明显的带状组织。可以推断冷热加工处理前原材料的组织均匀性较差。其次,借助于扫描电镜、显微硬度检测等,对滚珠丝杠用GCr15不同热处理条件下的等温退火效果进行了研究,并通过定量金相的方法分析统计碳化物的形貌与分布,结合硬度分布及定量金相统计数据,对GCr15轴承钢在不同工艺参数下等温球化退火后的组织均匀性进行定量分析。结果表明,GCr15轴承钢在790℃C奥氏体化、冷却速率20℃/h的条件下,硬度分布最均匀,球化退火效果最好。此时碳化物平均粒径标准差最小,平均长短轴比值不大于2.1、颗粒圆度不小于0.17、粒径为0.5～1.1μm的碳化物所占百分比约为50%。此方法可定量评定GCr15轴承钢的球化质量级别,对实际生产有一定指导意义。再次,根据离异共析原理,设计并验证快速球化退火工艺。结果表明,GCr15轴承钢在790～830℃奥氏体化并保温10min,在较快的冷速250℃/h的条件下,同样可达所需的球化效果,工艺时间较等温球化缩短了一半以上,减少了能源的消耗。最后,结合工厂生产流程,引入正交实验设计,将预先热处理工艺进行优化。通过实验和计算得出结论：淬火加热时的奥氏体化温度对预先热处理的效果影响最为显著,回火温度次之；最佳预先热处理方案为2个周期790℃保温1h,120℃/h冷却至720℃等温1h,650℃出炉空冷的周期球化退火、820℃保温50 min,180℃等温油淬10min,600℃回火240min的调质处理。
【关键词】：GCr15轴承钢 预先热处理 正交实验设计 定量金相
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG161;TG142.1
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-22
• 1.1 引言10-11
• 1.2 滚珠丝杠用材的发展11-14
• 1.2.1 滚珠丝杠用材的性能要求和用材现状11-12
• 1.2.2 滚珠丝杠失效形式及与材料相关的原因12-14
• 1.3 轴承钢的球化退火14-17
• 1.3.1 常用的球化退火方法14-15
• 1.3.2 轴承钢球化退火机理15-17
• 1.4 轴承钢的调质处理17-21
• 1.4.1 轴承钢的淬火17-19
• 1.4.2 轴承钢的回火19-21
• 1.5 选题意义和研究主要内容21-22
• 2 实验材料及实验方法22-25
• 2.1 实验材料22
• 2.2 实验设备22-23
• 2.3 研究方法23-25
• 2.3.1 热处理实验23
• 2.3.2 硬度均匀性测试23
• 2.3.3 组织分析23
• 2.3.4 碳化物形貌及分布状态分析23-24
• 2.3.5 预先热处理的正交实验设计24-25
• 3 不同工艺阶段滚珠丝杠原材料的质量检验和热处理工艺分析25-35
• 3.1 滚珠丝杠工艺流程概述25-26
• 3.2 硬度分布测试26-29
• 3.3 显微组织检测29-31
• 3.4 带状组织分析31-34
• 3.5 本章小结34-35
• 4 滚珠丝杠用GCr15等温球化退火工艺研究35-49
• 4.1 等温球化退火工艺设计35-36
• 4.2 等温球化结果分析36-43
• 4.2.1 显微硬度分析36-38
• 4.2.2 SEM形貌分析38-41
• 4.2.3 渗碳体颗粒粒径统计及定量分析41-43
• 4.3 离异共析在快速球化退火中的应用43-47
• 4.3.1 快速球化退火验证实验44-47
• 4.4 本章小结47-49
• 5 GCr15的预先热处理研究49-60
• 5.1 周期球化退火及调质处理正交实验设计49-52
• 5.1.1 正交实验法的引入49
• 5.1.2 正交实验方案设计49-52
• 5.2 预先热处理正交试验结果分析52-59
• 5.2.1 硬度极差分析53-55
• 5.2.2 显微组织极差分析55-59
• 5.3 本章小结59-60
• 6 总结60-61
• 致谢61-62
• 参考文献62-66
• 附录66

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前8条

1 刘江;陈锋;余新泉;;感应淬火工艺参数对GCr15钢淬硬层的影响[J];机械工程材料;2010年03期

2 张朝磊;刘翔;张丹;解李尧;周乐育;刘雅政;;GCr15球化珠光体组织在热处理过程中碳化物的遗传性[J];材料热处理学报;2014年S1期

3 王学前;GCr15钢的快速球化退火[J];四川工业学院学报;2000年01期

4 边泊乾;刘金海;李国禄;徐献义;;等温淬火温度对ADI中残余奥氏体及其力学性能的影响[J];热加工工艺;2007年08期

5 马宝国;杨洪波;朱伏先;刘相华;;GCr15轴承钢中渗碳体的奥氏体化行为研究[J];热加工工艺;2009年20期

6 吴元徽;;表面淬火滚珠丝杠磨削裂纹的预防与控制[J];热加工工艺;2011年12期

7 黄祖尧;21世纪初海外滚动功能部件发展动态[J];世界制造技术与装备市场;2003年01期

8 肖正义;滚珠丝杠副的发展趋势[J];制造技术与机床;2000年04期

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本文编号：885446