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《西北工业大学》 2005年
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瞬态电能强化三种钢铁材料表面的应用研究

汤精明  
【摘要】:在工业和交通中,钢轨在弯道处的耐磨性差,轧辊需要表面强化和修复,双螺旋辊式磨浆机的螺旋辊的耐磨性和耐腐蚀性需要提高。表面强化技术可以有效的改变材料的表面性能,延长使用寿命。本文拟采用瞬态电能表面强化技术强化这三种材料,达到在国民经济中降低成本、增加经济效益的目的。 本文利用自制的表面强化机,选用不同的电极和工艺参数对U70MnSi、42CrMo和40Cr钢进行了瞬态电能表面强化处理。采用光学显微镜和扫描电镜(SEM)研究了强化层的显微结构和磨损形貌。通过X射线衍射仪和辉光放电光谱仪研究了强化层的结构和成分分布。用显微硬度机测定了强化层的硬度和沿深度的分布。用MM—200磨损试验机评定了强化层的耐磨性。利用阳极极化实验和模拟浸泡试验评定了强化层的耐腐蚀性。在这些试验的基础上,研究了强化层表面质量、显微硬度、耐磨性和耐蚀性的影响因素,探讨了强化层的磨损和腐蚀机理,得出不同材料强化层在模拟工况条件下的耐磨性、耐腐蚀性。最后获得如下主要结果: 本文所得强化层是由细晶组织和非晶态组成的合金涂层,强化层中含有碳化物、氮化物、氧化物以及电极和工件材料元素。电极和工件材料元素沿强化层深度方向按一定的梯度分布,元素之间发生了相互熔渗和扩散。强化层由白亮层、过渡层和热影响区组成。强化层表面存在微孔洞、缝隙和残余应力,内部也存在微孔。 强化层的显微硬度在白亮层最高(U70MnSi、42CrMo和40Cr钢强化后分别能达到HV1450、HV1650、HV1530以上),强化层的硬度沿深度方向梯度降低。 在滚动磨损时,当上试样的硬度不变时,随着下试样表层硬度的提高,下试样的耐磨性增大,上试样的耐磨性减小。在所研究的磨损系统中,当上、下试样均为强化试样时或均为未强化试样时,可以获得较好的耐磨性匹配。 在滚动磨损试验中,当上、下试样同为瞬态电能强化处理、同为未处理的试样或上、下试样不同时,材料的磨损主要有粘着磨损、疲劳磨损和磨粒磨损三种机制,各机制所占的比例取决于配副试样的表面性能;在滚、滑动磨损时,除发生粘着磨损、疲劳磨损和磨粒磨损外,还发生了氧化磨损。 强化层存在的微孔洞、裂纹、表面残余应力和杂质会加速强化层的腐蚀,使其耐腐蚀性降低;致密的细晶粒组织和非晶组织使强化层的耐腐蚀性 西北工业大学工学硕士学位论文 提高。在两个因素共同作用下,后者的影响超过了前者,表现出4OCr钢用 FW一1 101电极表面强化后耐腐蚀性提高。 U70Mnsi、42CrMO和4OCr钢经瞬态电能表面强化后,在相应的工况条 件下,其耐磨性和耐腐蚀性均有不同程度的提高。其中40C:钢的耐磨性提 高约4倍,42CrMo钢提高约4.5倍,U70Mnsi钢提高3一4倍;40C:钢比 未处理状态在10%HCI溶液中的耐腐蚀性提高2.2倍,在10%NaOH溶液中 提高4.5倍。采用瞬态电能表面强化处理可显著以延长这三种材料的使用寿 命。 关键词:瞬态电能表面强化强化层显微硬度耐磨性耐腐蚀性 Abstraet In the industry and transPortation,wear resistanee of rail 15 Poor at winding road,surface of roll needs strengthening and rePairing,wear resistanee axld eorrosion resistanee of twin serew extruder needs imProving.Surfaee strengthen teehnology ean effeetively ehange surfaee Performanee of materials and make their serviee life longer.In this PaPer,in order to reduee eost and inerease economy benefit,eleetrieal diseharge surfaee strengthening teehnology was adaPting to strengthen these three kinds of materials. U70Mnsi,42CrMo,and 40Cr were surfaee strengthened by adoPting d ifferent Positive eleetrodes and teehnologieal Parameters on aselt’-made e lectrieal discharge surfaee strengthening equiPment.Miero一strueture and wear morPhology of strengthen layer were study by using oPtieal mieroseoPe and glow diseharge instrument.Strueture and eomPosition distribution of strengthen layer were analysis by adoPtingX一ray di阶aetion glow diseharge instrument. Hardness and its distribt一tion along strengthen layer were measured on一niero- hardness niaehine.Wear resistanee of strengthen layer was eval一lated()nM入1- 200 wear exPeriment maehine.On the basis of ab()ve exPeriments,eftbett,a et()rs on the quality,miero一hardness,wear resistanee and eorrosion resistanee of d isehargesurf’aee strengthening layer are researehed as well as the wear and eorrosion meehanisms of strengthened layer were studied.and wear and eorrosiorl resistanee of sPeeimen under stimulated oPerating mod。、ver。(、bt:lined. Main results认一ere aehieved as follows: 5 trengthen layers that were gained in this study are alloyede()atings eonsistixlg of自in er卜stalline struet一zrc alld no一卜erystalline.al记e()xltain eorbidc、.
【学位授予单位】:西北工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TG174.4

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【引证文献】
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中国硕士学位论文全文数据库 前2条
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