本文關(guān)鍵詞：高速干硬切削己加工表面白層微觀形成機理研究

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【摘要】：高速干硬切削技術(shù)是指結(jié)合高速切削技術(shù)和干式切削技術(shù)的優(yōu)點,采用超硬刀具對淬硬鋼進(jìn)行精密加工的技術(shù),具有加工效率高、表面質(zhì)量好、綠色環(huán)保等優(yōu)點。高速干硬切削已加工表面存在白層,白層對已加工表面的殘余應(yīng)力分布和機械物理性能有很大影響,決定著零件使用性能和壽命。高速干硬切削已加工表面白層領(lǐng)域還存在著一些重要問題亟待解決。對白層微觀形成機理進(jìn)行系統(tǒng)研究,具有重要的理論意義和實用價值。本論文以45號鋼、GCr15鋼、40CrNiMoA鋼為研究對象,首先采用PCBN刀具高速切削三種實驗材料,獲得不同實驗條件下的切削已加工表面。利用光學(xué)顯微鏡、掃描電子顯微鏡(SEM)、電子探針(EPMA)和X射線衍射分析(XRD)以及納米硬度計等材料微觀觀察分析方法,觀察了切削已加工表面微觀組織形貌,分析了已加工表面白層組織的物相組成和元素分布情況,探究了高速切削已加工表面白層的微觀形成機理。微觀分析表明,白層是由馬氏體、殘余奧氏體和碳化物組成的,白層在形成過程中加工表面材料發(fā)生了二次淬火；白層中殘余奧氏體含量高于基體中的殘余奧氏體含量；白層區(qū)域存在碳元素和鉻元素的偏聚現(xiàn)象。實驗還發(fā)現(xiàn),白層的硬度高于基體的硬度,白層產(chǎn)生了硬化,切削過程中的快熱快冷和強烈的塑性變形促進(jìn)了已加工表面白層的晶粒細(xì)化進(jìn)而造成了白層的高硬度。通過改變切削速度、切削進(jìn)給量等切削參數(shù),揭示不同切削參數(shù)對白層形成的影響規(guī)律。白層厚度和白層中殘余奧氏體含量受后刀面磨損量和切削速度影響較大。隨著切削速度的增加,白層厚度和白層中殘余奧氏體含量都有先減小后增大的趨勢；后刀面磨損量越大,白層厚度越大,白層硬度也越大；進(jìn)給量越大,白層厚度越大。最后,通過對不同工件材料的切削實驗,研究不同工件材料特性對白層形成的影響規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn)：切削參數(shù)相同的條件下,高碳鋼得到的已加工表面白層厚度比切削低碳鋼得到的白層厚度大；白層厚度隨被切削材料硬度增大而增大；材料中合金元素對白層的形成也有一定的影響,切削參數(shù)相同,工件材料硬度相同條件下,合金含量高的材料已加工表面白層厚度略大于合金含量低的材料。
【關(guān)鍵詞】：高速干硬切削 白層 形成機理 淬硬鋼 厚度
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG506
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-19
• 1.1 課題的研究背景和意義9-11
• 1.2 高速干硬切削理論及應(yīng)用11-12
• 1.3 高速切削已加工表面白層的研究現(xiàn)狀12-17
• 1.3.1 表面白層的基本特征12-13
• 1.3.2 表面白層的形成條件及影響因素13-15
• 1.3.3 高速切削已加工表面白層形成機理的研究現(xiàn)狀15-16
• 1.3.4 高速切削已加工表面白層研究存在問題16-17
• 1.4 課題的研究目標(biāo)及主要研究內(nèi)容17-19
• 1.3.1 課題的研究目標(biāo)17
• 1.3.2 課題的研究內(nèi)容17-19
• 2 高速干硬切削已加工表面白層微觀形成機理實驗研究方法19-30
• 2.1 實驗設(shè)備19-21
• 2.1.1 精密車削機床19
• 2.1.2 刀具的選擇19-21
• 2.2 實驗材料選擇及其性能21-24
• 2.3 實驗方案和過程24-26
• 2.4 已加工表面微觀觀察與分析方法26-29
• 2.4.1 白層微觀金相觀察試樣制備26-28
• 2.4.2 切削已加工表面X射線衍射分析28
• 2.4.3 硬度測試28-29
• 2.5 本章小結(jié)29-30
• 3 切削已加工表面白層微觀結(jié)構(gòu)特征和形成機理30-45
• 3.1 高速切削已加工表面白層的組織形態(tài)31-33
• 3.2 切削已加工表面的X射線衍射分析33-36
• 3.3 切削已加工表面白層及附近區(qū)域的成分分析36-39
• 3.4 切削已加工表面白層的硬度分析39-42
• 3.5 高速干硬切削已加工表面白層形成機理探討42-43
• 3.6 本章小結(jié)43-45
• 4 切削參數(shù)對切削已加工表面白層形成的影響45-65
• 4.1 切削實驗條件45
• 4.2 切削速度對切削已加工表面白層形成的影響45-54
• 4.2.1 切削速度對白層厚度的影響45-49
• 4.2.2 切削速度對切削已加工表面殘余奧氏體含量的影響49-54
• 4.3 進(jìn)給量對切削已加工表面白層形成的影響54-57
• 4.4 后刀面磨損對切削已加工表面白層形成的影響57-63
• 4.4.1 后刀面磨損對白層厚度的影響57-60
• 4.4.2 后刀面磨損對切削已加工表面殘余奧氏體含量的影響60-63
• 4.5 本章小結(jié)63-65
• 5 工件材料特性對白層形成的影響65-82
• 5.1 切削實驗條件65
• 5.2 工件材料不同含碳量對切削已加工表面白層形成的影響65-68
• 5.2.1 工件材料不同含碳量對白層厚度的影響65-66
• 5.2.2 工件材料不同含碳量對切削已加工表面白層硬度的影響66-68
• 5.3 工件材料不同硬度對白層厚度的影響68-75
• 5.4 工件材料不同的合金含量對切削白層形成的影響75-81
• 5.4.1 合金元素對材料組織性能的影響75-76
• 5.4.2 合金元素對白層形成影響規(guī)律76-81
• 5.5 本章小結(jié)81-82
• 結(jié)論82-84
• 參考文獻(xiàn)84-89
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況89-90
• 致謝90-91

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本文編號：1129918