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碩士學(xué)位論文: H13 鋼回火處理及氣體滲氮工藝優(yōu)化的研究 (PDF下載)

隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,鋁型材在建筑、汽車、船舶、航空、航天等各個(gè)領(lǐng)域都獲得越來越廣泛的應(yīng)用。在現(xiàn)代化的鋁型材大量生產(chǎn)中,大部分采用擠壓生產(chǎn)。擠壓模具工作時(shí)直接與高溫綻接觸,同時(shí)承受高溫、高壓、劇烈摩擦等作

用,工作條件極其惡劣,模具極易因磨損和疲勞而失效,這使得模具的使用壽命明顯下降。H13 是目前國內(nèi)外應(yīng)用最廣泛的熱作模具鋼,通過適當(dāng)?shù)臒崽幚砗捅砻娓男蕴幚?可使模具芯部保持足夠好的強(qiáng)韌性,表面具有高硬度、耐磨、耐疲

勞等性能。本文系統(tǒng)研究了氣體滲氮前回火處理、滲氮工藝對H13 鋼芯部和表面滲氮層組織和性能的影響。

由于回火處理對H13 鋼的芯部組織有重要作用,因此本文首先通過對回火過程中的溫度和次數(shù)的二元控制,采用顯微組織分析(OM)和硬度分析探討了H13鋼在不同回火狀態(tài)下的組織和力學(xué)性能的變化規(guī)律。進(jìn)一步對兩種不同的滲氮工藝進(jìn)行了測試分析。然后采用金相顯微鏡、掃描電鏡(SEM) 、顯微硬度計(jì)、能譜儀(EDS) 、X 射線衍射儀(XRD)等于段分析了回火狀態(tài)對滲氮層的深度、組織形貌、硬度以及相組成的影響。最后,采用正交實(shí)驗(yàn)法設(shè)計(jì)氣體滲氮實(shí)驗(yàn),綜合分析比較了各工藝參數(shù)對滲氮層質(zhì)量的影響,得到優(yōu)化的滲氮工藝。

研究發(fā)現(xiàn), H13 鋼的硬度隨回火溫度的升高先增大后減小。H13 鋼經(jīng)1030 0C碎火后,不僅在高溫(560 0C 、600 0C) 回火,而且在中低溫(350 OC) 回火后也可達(dá)到較佳的硬度,強(qiáng)韌性較好。二次回火比一次回火性能更佳。兩種滲氮工藝相比,工藝l 的滲氮深度比工藝2 大,并且表面硬度高, 具有更好的耐磨性。滲氮前的回火溫度對滲氮層的深度影響顯著,回火溫度增加,滲氮層深度增大。在影響H13鋼氮化工藝的因素中,對滲層硬度和滲層深度影響最顯著的分別為氮化溫度和氨氣分解率。隨滲氮溫度的升高, 表面硬度先增加后降低:隨著分解率的增高,滲層深度先減少后增加。最佳氮化工藝為:滲氮前560 0C 回火,氮化溫度535 0C ,氮化時(shí)間15h ,氨氣分解率50% ,可為實(shí)際生產(chǎn)提供參考。

以下為文章目錄:

第1 章緒論........................................................................................................... 1

1.1 課題來源及研究意義................................................................................1

1.2 H13 鋼的概述....... ... ...... ... ...... . .... ... ...... ... ...... . .... ..... .... ... ...... ... ...... . .... ..... .. 1

1.2.1 H13 鋼化學(xué)成分及性質(zhì).................................................................... 2

1.2.2 H13 鋼的發(fā)展...................................................................................3

1.2.3 H13 鋼的應(yīng)用現(xiàn)狀... .. .... ..... ... ...... ... ...... . .... .... ..... ... ...... ... ...... . .... .... ... 4

1.3 H13 鋼的熱處理工藝................................................................................5

1. 3.1 退火............…………........………………………………………… ..................5

1. 3 . 2 碎火.................................................................................................. 5

1. 3.3 回火.... ..... .... ... ...... ... ...... . .... ..... .... ... …... . .... ..... .… ... ...... ... .… ..............6

1.4 H13 鋼的表面強(qiáng)化技術(shù)............................................................................7

1 .4 . 1 滲氮處理........................................................................................... 7

1 .4 .2 其他表面強(qiáng)化技術(shù)............................................................................9

1. 5 本文的主要研究內(nèi)容和研究方案............................…………………… ....... 12

1. 5.1 研究內(nèi)容.........................................................................................12

1. 5.2 研究方案...... ... ...... . .... ..... .... ... ...... ... ...... . .... ... ...... ... … ......................12

第2 章回火工藝對H13 鋼組織和性能的影晌....................…………… ................ 14

2.1 實(shí)驗(yàn)方案.................................................................................................14

2.2 實(shí)驗(yàn)檢測.................................................................................................15

2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析....... ............................................................................... 15

2.3.1 顯微組織分析.................................................................................15

2.3.2 力學(xué)性能分析.................................................................................18

2 .4本章小結(jié)................................................................................................. 19

第3 章滲氨工藝對H 口鋼滲氮層的影晌.......................................................... 20

3.1 實(shí)驗(yàn)方案.................................................................................................22

3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果檢測....... ... ...... . .... ..... .... ... ...... ... ...... . .... ... ...... ... ...... . .... ..... .... ... ..23

3.2 . 1 顯微組織觀察.. .... . .. .. .... . .. ... ... . .. . . . .. .. .... . .. .. .... . .. . . . .. .. .... . .. .. .... . .. ... ... . . 23

3 . 2 . 2 顯微硬度測試. ...... . .... . ........ . ........ . ........ . .... . ........ . ........ . .... . ........ . .... 23

3.3 不同滲氮工藝對滲氮層組織的影響. . . . . .... . . . . .. ... . . . .. . ... . . . .. . . . . . .... . . . . .. ... . . . ..23

3 .4不同滲氮工藝對滲氮層硬度的影響.. .... ..... ... ...... ... ...... . .... .... ..... ... ...... . ..26

3 . 5 本章小結(jié)................................................………………………………………… . 29

第4 章回火工藝對H13 鋼氣體氮化層的影響. .... . . . . .. ... . . . .. . ... . . . .. . . . . . .... . . . . .. ... . . . ..30

4.1 試樣制備....... . .... .... ..... ... ...... ... ...... . .... ..... .... ... ...... . .... ..... .... ... ...... ... ...... . ..30

4 . 2 實(shí)驗(yàn)檢測................................................................................................. 30

4.3 回火溫度對滲氮層組織的影響...............................................................30

4 .4回火溫度對滲氮層硬度的影響. .... . .... ..... .... ... ...... ... ...... . .... ..... .... ... ...... . ..33

4 .5 回火溫度對滲氮層相成分的影響...........................................................36

4.6 回火次數(shù)對滲氮層的影響.. ..... .... ... .... ..... .... ... .... ..... .... ... .... ... .... ..... .... ... ..36

4 . 7 本章小結(jié)..................……………………........…………..……… ........................ 37

第5 章正交實(shí)驗(yàn)法的滲氮工藝參數(shù)的優(yōu)化.. ..... ... .... ..... .... ..... .. .... ..... ... ..… …… ..39

5.1 試樣制備..... . ........ . ........ . .... . ........ . ........ . .... . ........ . ........ . ........ . .... . ........ . .... 39

5.2 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果. .. . . . . . .... . . . . .. ... . . . .. . ... . . . .. . . . . . .... . . . . .. ... . . . .. . . . . . .... . . . . .. ... . . . .. . ... . . . ..40

5.2.1 試樣外觀特征.... ... ...... ... ...... . .... ..... .... ... ...... ... ........... ... ...... ... ...... . ..41

5 . 2 . 2 滲氮層表面硬度實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析.................................................. 41

5.2 . 3 滲氮層深度實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析. .... ..... .... ... .... ..... .... ... .... ..... .... ... .... ... ..44

5.2 .4滲氮層表面相分析...... ... ...... . .... ..... .... ... ...... ... ...... . .... ... ...... ... ...... . ..48

5 . 2 . 5 最優(yōu)化工藝參數(shù)的確定................................................................. 50

5.3 優(yōu)化工藝與實(shí)際生產(chǎn)工藝的比較. ... .... ..... .... ... .... ..... .... ... .... ..... .... ... .... ... ..51

5 .4本章小結(jié)....................................……………………....................................... 但

結(jié)論.... .. .... ..... ... .... ..... .... ..... .. .... ..... ... .... ..... .... ..... .. ... .... ..... .... ..... .. .... ..... ... .... ..... .... 日

參考文獻(xiàn). .... ..... .... ... .... ..... .... ... .... ..... .... ... .... ..... .... ... .... ... .... ..... .... ... .... ..... .... ... .... ..... 54

致謝..................…………..…………......……………………......……………………........… ..... 58

附錄A(攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文) .............................................................59

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