本文關(guān)鍵詞：彈簧鋼脫碳研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 彈簧表面存在脫碳層,其存在嚴重影響彈簧的各項性能,特別是疲勞性能,致使彈簧失效加劇,目前對脫碳層的研究主要通過實驗進行定性分析,理論研究較少,特別是對脫碳層深度的數(shù)值計算,尚不能對熱處理后脫碳層深度進行預(yù)測。本文主要對脫碳層深度數(shù)值計算模型、彈簧表面狀況工藝改進和脫碳層無損檢測方法進行了研究。 依據(jù)原子擴散理論和菲克定律,通過碳原子在固體中擴散的機理分析,總結(jié)碳原子在固體中擴散的宏觀規(guī)律和微觀機制,借助非穩(wěn)態(tài)半無限長物體的擴散的模型,以此為基礎(chǔ)推導出脫碳層深度數(shù)值計算模型,采用實驗和理論結(jié)合的方法對彈簧鋼60Si2MnA脫碳層深度計算結(jié)果進行驗證,實驗結(jié)果表明在加熱溫度800℃-1050℃之間,加熱時間90min內(nèi),實際結(jié)果和理論結(jié)果偏差小于10%。 根據(jù)彈簧鋼熱處理工藝要求,研究現(xiàn)有彈簧鋼熱處理工藝,改進熱處理加工工藝,提出一次加熱采用中頻感應(yīng)加熱工藝,二次加熱采用防氧化、脫碳熱處理工藝的改進方案,并用脫碳層計算模型進行預(yù)測計算,證明改進方案可行。理論預(yù)測直徑36.2mm,60Si2MnA彈簧鋼在改進工藝后脫碳層降到0.05mm滿足符合鐵標要求。將改進方案推廣到其他型號彈簧鋼,在保證性能符合要求的情況下,結(jié)果表明脫碳層深度平均下降50%。 依據(jù)物質(zhì)守恒定律和金屬組織體積變化規(guī)律,對脫碳層深度和彈簧鋼件熱處理前后尺寸變化關(guān)系進行了研究,利用所得關(guān)系提出一種對彈簧鋼脫碳層深度進行無損檢測的方法,并從微觀組織變化角度進行了理論研究和通過彈簧鋼試樣熱處理實驗進行實驗驗證。結(jié)果表明,圓柱形彈簧鋼脫碳層由0.1mm增加到0.4mm,其直徑增加了0.0545mm。
【關(guān)鍵詞】：脫碳 脫碳層 彈簧鋼 擴散 熱處理
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2009
【分類號】：TG156.8
【目錄】：

• 致謝5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 緒論11-20
• 1.1 課題的來源11
• 1.2 彈簧鋼脫碳研究的背景11-13
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-18
• 1.3.1 國內(nèi)外彈簧鋼標準脫碳的規(guī)定13-15
• 1.3.2 國內(nèi)外脫碳相關(guān)研究現(xiàn)狀15-18
• 1.4 本研究的目標、意義和內(nèi)容18-20
• 1.4.1 本研究的目標、意義18
• 1.4.2 本研究的內(nèi)容18-20
• 2 脫碳中碳擴散規(guī)律的研究20-38
• 2.1 擴散定律和宏觀規(guī)律20-24
• 2.1.1 擴散第一定律20
• 2.1.2 擴散第二定律20-22
• 2.1.3 擴散定律的解22-24
• 2.2 擴散微觀機制和理論24-34
• 2.2.1 原子跳動和擴散距離25-26
• 2.2.2 原子跳動和擴散系數(shù)26-29
• 2.2.3 擴散的微觀機制29-32
• 2.2.4 擴散激活能32-34
• 2.3 影響擴散的因素34-37
• 2.3.1 溫度34-35
• 2.3.2 成分35-36
• 2.3.3 晶體結(jié)構(gòu)36-37
• 2.4 本章小結(jié)37-38
• 3 脫碳數(shù)學計算模型研究38-53
• 3.1 脫碳數(shù)學模型38-44
• 3.1.1 擴散方程38-39
• 3.1.2 初始條件與邊界條件39
• 3.1.3 工藝過程參數(shù)39-40
• 3.1.4 參數(shù)討論40-43
• 3.1.5 脫碳數(shù)學計算模型43-44
• 3.2 計算求解方法44-48
• 3.2.1 差分方法基本概念44-45
• 3.2.2 差分方程45-46
• 3.2.3 三角方程的求解46-48
• 3.2.4 脫碳層的判定48
• 3.3 各因素對碳濃度分布的影響48-51
• 3.3.1 形體的影響48-49
• 3.3.2 溫度的影響49-50
• 3.3.3 加熱時間的影響50
• 3.3.4 氣氛碳勢的影響50-51
• 3.3.5 基材含碳量的影響51
• 3.4 本章小結(jié)51-53
• 4 脫碳實驗研究與驗證53-65
• 4.1 加熱溫度影響53-55
• 4.1.1 實驗步驟53
• 4.1.2 實驗結(jié)果與分析53-55
• 4.2 加熱時間影響55-58
• 4.2.1 實驗步驟55-56
• 4.2.2 實驗結(jié)果與分析56-58
• 4.3 加熱氣氛影響58-60
• 4.3.1 實驗步驟58
• 4.3.2 實驗結(jié)果與分析58-60
• 4.4 脫碳層計算模型修正60-64
• 4.4.1 氧化過程60-62
• 4.4.2 脫碳層深度計算的修正62-64
• 4.5 本章小結(jié)64-65
• 5 彈簧制造工藝研究65-72
• 5.1 彈簧制造工藝65-68
• 5.1.1 現(xiàn)有生產(chǎn)工藝65-67
• 5.1.2 現(xiàn)有工藝下脫碳層深度67-68
• 5.2 工藝分析和討論68-69
• 5.3 工藝改進69-70
• 5.4 生產(chǎn)實踐驗證70-71
• 5.5 本章小節(jié)71-72
• 6 脫碳層檢測方法研究72-79
• 6.1 理論推導72-74
• 6.2 實驗74-75
• 6.2.1 實驗步驟74-75
• 6.2.2 實驗結(jié)果75
• 6.3 分析與討論75-77
• 6.3.1 分析75-76
• 6.3.2 討論76-77
• 6.4 本章小結(jié)77-79
• 7 結(jié)論79-80
• 參考文獻80-82
• 作者簡歷82-84
• 學位論文數(shù)據(jù)集84

【引證文獻】

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  本文關(guān)鍵詞：彈簧鋼脫碳研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：257631