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(dāng)高硬度及耐磨的工作場合時(shí),無法得以使用而凸顯出其優(yōu)良的綜合力學(xué)性能,而鋼的硬度與鋼中碳含量息息相關(guān),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(jìn)行進(jìn)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(shí)間的觀念,即通過高溫來縮短滲碳時(shí)間,同時(shí)為防止?jié)B碳時(shí)間過長而導(dǎo)致滲碳件內(nèi)部晶粒的粗化,以及達(dá)到局部滲碳的目的,本文在選用膏劑滲碳工藝的基礎(chǔ)上,通過重新選材、配制新的滲碳膏劑來提高滲碳?xì)夥盏幕钚?結(jié)合配制具有一定強(qiáng)度及相當(dāng)高致密性的滲碳保護(hù)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(dá)到提高滲碳速度、縮短滲碳時(shí)間,以及防止晶粒粗化的目的。本文通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：在傳統(tǒng)的膏劑滲碳劑基礎(chǔ)上,選用更加細(xì)小(粒度100目)的碳粉作為活性碳的提供主體,同時(shí)選用具有相當(dāng)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(jié)劑的CaC03粉末作為滲碳膏劑抗燒結(jié)劑,實(shí)驗(yàn)證明：當(dāng)Na2CO3粉末在滲碳劑中的百分比重提高到接近50%時(shí),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(dāng)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(dá)到共析層的0.77%,證明該滲碳膏劑能夠達(dá)到中碳鋼高溫快速滲碳的使用要求。同時(shí)選用具有良好粘性及固化后具有相當(dāng)高強(qiáng)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(hù)膏劑,進(jìn)行一系列涂覆、烘干工藝后,與某品牌無機(jī)膠作為保護(hù)膏劑進(jìn)行對比實(shí)驗(yàn),通過對得到的滲碳層深度進(jìn)行對比發(fā)現(xiàn),自制的滲碳保護(hù)膏劑與無機(jī)膠使用后獲得的滲碳層深度相近,保護(hù)效果相似,但在使用工藝上較為復(fù)雜,說明該自制保護(hù)膏劑有待進(jìn)一步完善。同時(shí),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(jìn)行測量,將其與傳統(tǒng)的金相法測厚進(jìn)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(shè)計(jì)不同滲碳溫度對應(yīng)的不同滲碳時(shí)間的滲碳實(shí)驗(yàn),根據(jù)動力學(xué)相關(guān)知識,將所獲得的滲碳層深度1與滲碳時(shí)間T之間的函數(shù)關(guān)系進(jìn)行線性擬合,繪制出了中碳鋼高溫膏劑滲碳的動力學(xué)曲線,依賴于該曲線可以有目的地對滲碳溫度、滲碳時(shí)間工藝參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。最后,對滲碳面進(jìn)行洛氏硬度的測量,將其與未滲碳工件的淬火洛氏硬度進(jìn)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(xué)位單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2016
【中圖分類】：TG156.81

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2821613