本文關(guān)鍵詞：柴油機(jī)氣缸套用灰鑄鐵氣體滲氮工藝研究

  更多相關(guān)文章： 氣缸套 灰鑄鐵 氣體滲氮 數(shù)值模擬 力學(xué)性能

【摘要】：氣缸套是柴油機(jī)中的重要零部件之一，承受高溫、高壓的沖擊和活塞環(huán)的往復(fù)摩擦，工作環(huán)境惡劣，磨損較快且易產(chǎn)生拉缸現(xiàn)象；尤其隨著柴油機(jī)功率密度和轉(zhuǎn)速的提升，對氣缸套的耐磨性和強(qiáng)度有了更高的要求。表面滲氮可以有效提高氣缸套的耐磨性、耐腐蝕性，耐疲勞性等。 本文圍繞氣缸套用灰鑄鐵的氣體滲氮展開研究，研究從氣體滲氮工藝參數(shù)對滲氮層氮濃度的影響和氣體滲氮保溫對氣缸套心部微觀組織和力學(xué)性能的影響兩方面出發(fā)。主要目的在于提出一個(gè)確定氣缸套用灰鑄鐵氣體滲氮工藝路線的分析方法和依據(jù)，使氣缸套經(jīng)氣體滲氮后獲得所需要的滲氮層氮濃度場和良好的心部機(jī)械性能。論文的主要研究內(nèi)容和結(jié)論為： （1）考慮氮?jiǎng)蓍T檻值對滲氮過程的影響，基于質(zhì)傳遞和質(zhì)擴(kuò)散機(jī)理，提出了一個(gè)氣體滲氮過程的數(shù)學(xué)模型，采用有限差分法對該數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了數(shù)值求解，并在MATLAB中編寫程序?qū)崿F(xiàn)該數(shù)值計(jì)算過程。 （2）展開了氣缸套氣體滲氮試驗(yàn)研究，將數(shù)值模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果作對比，驗(yàn)證了上述數(shù)值模擬方法的正確性；之后用該方法研究了滲氮工藝參數(shù)如溫度、滲氮時(shí)間、氮?jiǎng)輰B氮層厚度、氮濃度分布的影響。結(jié)果表明，滲氮層厚度隨溫度的升高和時(shí)間的增長均顯著增加，而表面氮濃度隨溫度的升高而降低；氮?jiǎng)輰B氮層厚度幾乎沒有影響，但對表面氮濃度和化合層成分有顯著影響。 （3）為使?jié)B氮保溫后會(huì)鑄鐵氣缸套心部仍具備優(yōu)良的力學(xué)性能，在貝氏體基體灰鑄鐵中添加了Nb、V、Ti微量合金元素，制備了NbVTi合金灰鑄鐵；并利用掃描電鏡（SEM）和力學(xué)性能測試研究了該灰鑄鐵在不同氣體滲氮保溫溫度下的微觀組織和力學(xué)性能的演變。結(jié)果表明，，隨著保溫時(shí)間的增長或溫度的升高，NbVTi合金灰鑄鐵的貝氏體基體組織發(fā)生粗化；拉伸斷口呈現(xiàn)準(zhǔn)解理斷裂特征，并隨保溫時(shí)間或溫度的增加出現(xiàn)了一定程度的韌性斷裂特征，塑韌性得到改善；隨保溫時(shí)間或溫度的增加，NbVTi合金灰鑄鐵的抗拉強(qiáng)度和布氏硬度呈下降趨勢，但是，熱處理后的抗拉強(qiáng)度和布氏硬度與普通貝氏體基體灰鑄鐵相比有較大提高。 總之，本文研究了氣體滲氮工藝對氣缸套用灰鑄鐵表面滲氮層氮濃度和心部組織和性能的影響，為選擇氣缸套材料以及制定其氣體滲氮工藝提供了分析方法和依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：氣缸套 灰鑄鐵 氣體滲氮 數(shù)值模擬 力學(xué)性能
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG156.82
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 目錄8-10
• 第1章 緒論10-20
• 1.1 選題背景及意義10-11
• 1.2 滲氮層數(shù)值模擬研究進(jìn)展11-17
• 1.2.1 滲氮熱力學(xué)研究進(jìn)展11-12
• 1.2.2 滲氮?jiǎng)恿W(xué)研究進(jìn)展12-17
• 1.3 滲氮件心部組織和性能研究進(jìn)展17-19
• 1.3.1 Nb 對灰鑄鐵組織和機(jī)能的影響17-18
• 1.3.2 V、Ti 對灰鑄鐵組織和性能的影響18-19
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容19-20
• 第2章 滲氮層形成過程的數(shù)值模擬方法研究20-42
• 2.1 滲氮概念介紹20-23
• 2.1.1 滲氮方式21-23
• 2.1.2 滲氮層微觀組織23
• 2.2 鐵氮狀態(tài)相圖23-25
• 2.3 滲氮熱力學(xué)25-29
• 2.3.1 滲氮?dú)怏w的滲氮能力表征25-26
• 2.3.2 滲氮?dú)怏w與 Fe-N 系中各相平衡的條件26-29
• 2.4 滲氮?jiǎng)恿W(xué)29-34
• 2.4.1 滲氮擴(kuò)散機(jī)制29-31
• 2.4.2 傳質(zhì)與 Fick 定律31-32
• 2.4.3 化合層形成條件32-34
• 2.5 滲氮過程數(shù)學(xué)模型及數(shù)值求解34-39
• 2.5.1 建立滲氮過程數(shù)學(xué)模型34-36
• 2.5.2 Fick 第二定律數(shù)值解法36-39
• 2.6 本章小結(jié)39-42
• 第3章 滲氮工藝參數(shù)對灰鑄鐵表面滲氮層氮濃度的影響42-54
• 3.1 試驗(yàn)研究42-48
• 3.1.1 試驗(yàn)材料及試驗(yàn)方法42-45
• 3.1.2 試驗(yàn)結(jié)果分析45-48
• 3.2 數(shù)值模擬方法的驗(yàn)證48-50
• 3.3 數(shù)值模擬研究50-52
• 3.3.1 溫度對氮?jiǎng)蓍T檻值的影響50
• 3.3.2 滲氮時(shí)間對滲氮層厚度的影響50-51
• 3.3.3 氮?jiǎng)輰B氮層表面氮濃度的影響51-52
• 3.4 本章小結(jié)52-54
• 第4章 滲氮工藝參數(shù)對灰鑄鐵心部組織和性能的影響54-66
• 4.1 NbVTi 合金灰鑄鐵的制備54-58
• 4.1.1 灰鑄鐵基體組織分析54-55
• 4.1.2 化學(xué)成分設(shè)計(jì)55-56
• 4.1.3 制備過程56-58
• 4.2 試驗(yàn)方法58-59
• 4.3 試驗(yàn)結(jié)果分析59-64
• 4.3.1 熱處理前、后的微觀組織分析59-61
• 4.3.2 拉伸斷口的微觀組織形貌分析61-63
• 4.3.3 力學(xué)性能分析63-64
• 4.4 本章小結(jié)64-66
• 結(jié)論66-68
• 參考文獻(xiàn)68-74
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文與研究成果清單74-76
• 致謝76

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前8條

1 智小慧;韓彥軍;彭紀(jì)云;邢建東;高義民;;鈦細(xì)化過共晶高鉻鑄鐵的研究[J];稀有金屬材料與工程;2008年01期

2 W. D. Jentzsch;F. Esser;S.B銉hmer;朱景環(huán);;低碳鋼在氨—?dú)浠旌蠚庵械臄?shù)學(xué)模型[J];國外化學(xué)熱處理;1981年06期

3 魏世忠,倪鋒,朱金華,龍銳,徐流杰;高釩鐵碳合金的凝固過程[J];鋼鐵研究學(xué)報(bào);2005年03期

4 趙新;荊天輔;;定向石墨灰口鑄鐵的拉伸行為[J];材料熱處理學(xué)報(bào);2009年01期

5 黃勝;;柴油機(jī)氣缸套表面強(qiáng)化工藝及磨損試驗(yàn)的研究[J];內(nèi)燃機(jī)車;2009年01期

6 李梅廣,孫宏飛,趙劍波,孔紅杰;表面技術(shù)在內(nèi)燃機(jī)氣缸套中的新進(jìn)展[J];農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程;2005年11期

7 王玉環(huán),符莉,李素新;普通灰鐵和過冷灰鐵中鈮的應(yīng)用與研究[J];熱加工工藝;1998年03期

8 張榮軍;晁建兵;;錳對Cr15MnV鑄鐵組織性能的影響[J];熱加工工藝;2007年01期

本文編號(hào)：808687