本文關(guān)鍵詞：汽車懸架彈簧鋼脫碳規(guī)律的研究

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【摘要】：懸架彈簧鋼作為懸架系統(tǒng)的重要減震彈性元件,在周期性交變應(yīng)力下工作,要求較高的彈性極限和松弛抗力。同時(shí),在使用過(guò)程中,彈簧鋼橫截面上的應(yīng)力沿徑向從中心到邊緣逐漸增加,導(dǎo)致表面所受的沖擊載荷最大。彈簧鋼由于碳含量較高,在高溫條件下表面容易出現(xiàn)嚴(yán)重的脫碳現(xiàn)象,脫碳明顯影響鋼的硬度、抗疲勞性能、使用壽命.如果鋼表面出現(xiàn)完全脫碳層,會(huì)降低彈簧鋼疲勞壽命的50%。脫碳程度是汽車懸架彈簧鋼的一個(gè)嚴(yán)格的指標(biāo),因此脫碳層深度和脫碳類型的控制是研究彈簧鋼脫碳的一個(gè)重要問(wèn)題,并且是生產(chǎn)高優(yōu)質(zhì)彈簧鋼難以解決的問(wèn)題之一。本文以彈簧鋼55Si Cr V和60Si2Mn為實(shí)驗(yàn)材料,研究了加熱溫度、保溫時(shí)間、冷卻速度、冷卻方式和加熱介質(zhì)對(duì)彈簧鋼脫碳的影響以及淬火溫度對(duì)軋后脫碳鋼脫碳的影響。將實(shí)驗(yàn)材料加工成?6×9 mm的試樣,進(jìn)行脫碳實(shí)驗(yàn)。用金相鑲嵌機(jī)將實(shí)驗(yàn)后的試樣鑲嵌成金相試樣,金相試樣經(jīng)過(guò)一系列的粗磨、精磨、拋光、腐蝕等過(guò)程后,利用金相顯微鏡和Image J圖像處理軟件測(cè)量表面脫碳層深度。同時(shí),利用菲克定律和高溫氧化動(dòng)力學(xué)公式,建立脫碳層深度關(guān)于加熱溫度和保溫時(shí)間的脫碳數(shù)學(xué)模型。研究結(jié)果表明,較高的加熱溫度和較長(zhǎng)的保溫時(shí)間對(duì)彈簧鋼脫碳現(xiàn)象的產(chǎn)生都有促進(jìn)作用,加熱溫度在750~1100℃范圍內(nèi),彈簧鋼的脫碳層深度隨加熱溫度的升高呈先增大后減少的趨勢(shì),55Si Cr V在1000℃左右出現(xiàn)峰值,60Si2Mn在1050℃左右出現(xiàn)峰值。保溫時(shí)間在20~100 min范圍內(nèi),彈簧鋼的脫碳層深度隨保溫時(shí)間的延長(zhǎng)呈增加趨勢(shì),但增加的幅度逐漸減小。含Cr、V元素的彈簧鋼與不含Cr、V元素的彈簧鋼相比,脫碳層深度明顯減少。冷卻速度的增加能夠有效地降低脫碳層深度,當(dāng)冷卻速度大于10℃/s時(shí),彈簧鋼表面無(wú)脫碳層產(chǎn)生。不同的冷卻方式和加熱介質(zhì)對(duì)脫碳層深度也有顯著的影響,水冷可以明顯降低彈簧鋼表面脫碳層深度,還原性氣氛對(duì)脫碳層的產(chǎn)生有阻礙作用。淬火溫度的提高有利于脫碳鋼脫碳層深度的降低。利用脫碳數(shù)學(xué)模型,分析在有氧化反應(yīng)時(shí)加熱溫度、保溫時(shí)間對(duì)脫碳的影響。利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證,可以提高模型的可靠性,可為生產(chǎn)工藝的制定提供理論基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：彈簧鋼 脫碳 交變應(yīng)力 完全脫碳 硬度
【學(xué)位授予單位】：安徽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG142.41;TG161
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-22
• 1.1 課題研究背景9-11
• 1.2 彈簧鋼概述11-14
• 1.2.1 彈簧鋼性能要求11-12
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)外彈簧鋼生產(chǎn)狀況12-13
• 1.2.3 國(guó)內(nèi)外彈簧鋼發(fā)展趨勢(shì)13-14
• 1.3 國(guó)內(nèi)外彈簧鋼脫碳的研究現(xiàn)狀14-20
• 1.3.1 彈簧鋼的脫碳機(jī)理14-16
• 1.3.2 碳的擴(kuò)散機(jī)理和脫碳成因研究現(xiàn)狀16-17
• 1.3.3 脫碳層深度的測(cè)定方法17-20
• 1.3.4 脫碳層的數(shù)學(xué)模型20
• 1.4 本文研究目的、意義和內(nèi)容20-22
• 1.4.1 本文研究目的和意義20
• 1.4.2 本文研究的內(nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)20-22
• 第二章 實(shí)驗(yàn)材料和方法22-25
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料22
• 2.2 實(shí)驗(yàn)方法22-25
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)思路22-23
• 2.2.2 試樣加工和制備23-24
• 2.2.3 金相顯微鏡觀察24
• 2.2.4 脫碳層硬度的測(cè)量24-25
• 第三章 加熱制度對(duì)彈簧鋼脫碳的影響25-43
• 3.1 實(shí)驗(yàn)步驟25-26
• 3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析26-38
• 3.2.1 加熱溫度對(duì)脫碳的影響26-30
• 3.2.2 保溫時(shí)間對(duì)彈簧鋼脫碳的影響30-38
• 3.3 脫碳類型與加熱溫度之間的關(guān)系38-41
• 3.4 脫碳對(duì)彈簧鋼硬度的影響41-42
• 3.5 本章小結(jié)42-43
• 第四章 冷卻速度對(duì)彈簧鋼脫碳的影響43-49
• 4.1 實(shí)驗(yàn)步驟43-44
• 4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析44-48
• 4.3 本章小結(jié)48-49
• 第五章 冷卻方式和加熱介質(zhì)對(duì)彈簧鋼脫碳的影響49-57
• 5.1 實(shí)驗(yàn)步驟49-50
• 5.1.1 冷卻方式對(duì)脫碳的影響49
• 5.1.2 加熱介質(zhì)對(duì)脫碳的影響49-50
• 5.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析50-56
• 5.2.1 冷卻方式對(duì)脫碳影響的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析50-53
• 5.2.2 加熱介質(zhì)對(duì)脫碳影響的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析53-56
• 5.3 本章小結(jié)56-57
• 第六章 淬火溫度對(duì)軋后脫碳鋼脫碳的影響57-64
• 6.1 實(shí)驗(yàn)步驟57-58
• 6.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析58-62
• 6.3 脫碳對(duì)淬硬度的影響62-63
• 6.4 本章小結(jié)63-64
• 結(jié)論64-65
• 參考文獻(xiàn)65-69
• 致謝69

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本文編號(hào)：749379