中碳鋼由于表面含碳量既定,限制了表面硬度提升的空間,在面對一些需要相當高硬度及耐磨的工作場合時,無法得以使用而凸顯出其優(yōu)良的綜合力學性能,而鋼的硬度與鋼中碳含量息息相關,因此通過表面滲碳處理工藝提高鋼表面的含碳量來提高鋼的表面硬度是一種相對行之有效的方法,而通常的滲碳處理工藝往往針對的是表面含碳量較低的低碳鋼或者低碳合金鋼,因此針對中碳鋼工件的滲碳處理工藝需要進行進一步的探索,找出一種更加完整高效的適合于中碳鋼表面硬化的滲碳處理工藝。本文提出利用高溫置換滲碳時間的觀念,即通過高溫來縮短滲碳時間,同時為防止?jié)B碳時間過長而導致滲碳件內部晶粒的粗化,以及達到局部滲碳的目的,本文在選用膏劑滲碳工藝的基礎上,通過重新選材、配制新的滲碳膏劑來提高滲碳氣氛的活性,結合配制具有一定強度及相當高致密性的滲碳保護膏劑涂覆于滲碳膏劑表面,形成致密而狹小的密閉滲碳空間,從而達到提高滲碳速度、縮短滲碳時間,以及防止晶粒粗化的目的。本文通過實驗發(fā)現(xiàn)：在傳統(tǒng)的膏劑滲碳劑基礎上,選用更加細小(粒度100目)的碳粉作為活性碳的提供主體,同時選用具有相當高熱穩(wěn)定性的Na2CO3粉末作為催滲劑,以及選用常被用作抗結劑的CaC03粉末作為滲碳膏劑抗燒結劑,實驗證明：當Na2CO3粉末在滲碳劑中的百分比重提高到接近50%時,滲碳2h得到接近1mm的滲碳層,證明該成分配比的滲碳膏劑在高溫下表現(xiàn)出相當高的活性,利用EMPA對碳含量的測定發(fā)現(xiàn),滲碳層含碳量達到共析層的0.77%,證明該滲碳膏劑能夠達到中碳鋼高溫快速滲碳的使用要求。同時選用具有良好粘性及固化后具有相當高強度的Na2SiO3·9H2O作為主要成分,并且添加粒度小于100目的A1203粉末制成滲碳保護膏劑,進行一系列涂覆、烘干工藝后,與某品牌無機膠作為保護膏劑進行對比實驗,通過對得到的滲碳層深度進行對比發(fā)現(xiàn),自制的滲碳保護膏劑與無機膠使用后獲得的滲碳層深度相近,保護效果相似,但在使用工藝上較為復雜,說明該自制保護膏劑有待進一步完善。同時,在滲碳層深度的測量方法中創(chuàng)新性地提出利用EPMA對滲碳層進行測量,將其與傳統(tǒng)的金相法測厚進行了對比,發(fā)現(xiàn)EMPA測厚能夠直觀表示碳含量且具有更高的精確性；通過設計不同滲碳溫度對應的不同滲碳時間的滲碳實驗,根據(jù)動力學相關知識,將所獲得的滲碳層深度1與滲碳時間T之間的函數(shù)關系進行線性擬合,繪制出了中碳鋼高溫膏劑滲碳的動力學曲線,依賴于該曲線可以有目的地對滲碳溫度、滲碳時間工藝參數(shù)進行設計。最后,對滲碳面進行洛氏硬度的測量,將其與未滲碳工件的淬火洛氏硬度進行比較,發(fā)現(xiàn)硬度值比基體硬度值高出兩倍之多,表面硬化效果良好。
【學位單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2016
【中圖分類】：TG156.81

【參考文獻】

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本文編號：2821613