【摘要】：電解磨削是一種磨削力小、應(yīng)用范圍廣、加工表面質(zhì)量好的特種加工技術(shù)。該技術(shù)廣泛用于各種難加工金屬的加工中。目前,很多學(xué)者對(duì)在電解磨削中電化學(xué)作用下合金上形成的極薄鈍化膜進(jìn)行了大量的研究。但是,已查到的文獻(xiàn)沒有關(guān)于變質(zhì)層的特性和影響它生成的因素的研究。本文發(fā)現(xiàn),在304不銹鋼以及GCr15軸承鋼等幾種鉻合金表面在電化學(xué)作用下形成了變質(zhì)層(其厚度遠(yuǎn)超過鈍化膜厚度)。對(duì)變質(zhì)層特性的深入理解對(duì)控制其厚度進(jìn)而實(shí)現(xiàn)磨削力的降低以及表面質(zhì)量的提高具有重要的意義。本文通過實(shí)驗(yàn)研究和理論分析研究了304不銹鋼和GCr15軸承鋼變質(zhì)層的特性。首先,采用三電極測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行極化曲線實(shí)驗(yàn),分析了304不銹鋼和GCr15軸承鋼在NaNO_3,NaNO_2,NaClO_3和Na_2CO_3四種常見鈍性電解液中的極化曲線。通過比較各曲線中鈍化區(qū)的電位范圍和鈍化電流,最終選擇質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%的NaNO_3溶液作為本文電化學(xué)實(shí)驗(yàn)的電解液。另外,本文還利用掃描電子顯微鏡觀察了不同電化學(xué)參數(shù)下的變質(zhì)層的形貌并利用能量色散譜儀測(cè)量變質(zhì)層表面的化學(xué)組成成分。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明隨著電壓(或電流密度,時(shí)間)的增加,鉻合金中Cr元素首先進(jìn)行反應(yīng),Fe元素隨后反應(yīng)。變質(zhì)層主要成分為Cr和Fe的氧化物。在電化學(xué)反應(yīng)過程中,鉻合金變質(zhì)層的表面形貌逐漸變得均勻、致密,但過大的電壓會(huì)使其因腐蝕作用增強(qiáng)而出現(xiàn)更多的腐蝕坑。為了研究變質(zhì)層的機(jī)械性能,本文使用顯微維氏硬度計(jì)測(cè)量了在不同電化學(xué)參數(shù)下得到的變質(zhì)層的表面硬度。發(fā)現(xiàn)經(jīng)過電化學(xué)作用,304不銹鋼的硬度降低了70%,GCr15軸承鋼的硬度下降約65%。工件材料硬度的降低有利于降低磨削力,提高材料去除率,同時(shí)減小工件表面和亞表面損傷。此外,本文分別對(duì)304不銹鋼,GCr15軸承鋼,316不銹鋼和420不銹鋼進(jìn)行電壓、電流密度和時(shí)間參數(shù)的電化學(xué)實(shí)驗(yàn),研究電化學(xué)參數(shù)對(duì)變質(zhì)層厚度的影響規(guī)律。為了更準(zhǔn)確地測(cè)量變質(zhì)層厚度,本文使用角度截面制備方法處理樣件,并在超景深顯微鏡下觀測(cè)變質(zhì)層的厚度。測(cè)量結(jié)果顯示,四種鉻合金變質(zhì)層厚度均受到電壓、電流和時(shí)間的影響。通過對(duì)變質(zhì)層厚度及其影響因素的擬合分析,得到了預(yù)測(cè)變質(zhì)層厚度的擬合公式。304不銹鋼變質(zhì)層的厚度可以達(dá)到10~12μm;GCr15軸承鋼變質(zhì)層厚度可達(dá)到20μm;316不銹鋼變質(zhì)層厚度約為20μm;而420不銹鋼變質(zhì)層厚度最厚可達(dá)到8~10μm。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG580.6;TG661

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2791154