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197

作者：

王晨晨

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摘要：

38CrMoA1钢是高级氮化钢,具有良好的渗氮工艺性,常用于各种受冲击载荷不大而磨损性能优良的氮化零件,如轴、齿轮、气缸套和螺栓等。常用的渗氮前预备热处理方式为调质,但为了有效地扩大渗氮工艺的应用范围,探索渗氮钢不同的渗氮前预备热处理方式具有实际意义。本试验利用一段式气体渗氮法,对经盐浴淬火、淬火-分配(Quenching-Partitioning,Q-P)、油淬处理后的介稳态组织,与传统的调质后组织四种不同预处理状态的38CrMoA1钢进行渗氮处理,对其渗氮后的组织、硬度及磨损性能进行研究,探讨了介稳态热处理对该钢渗氮组织与性能的影响。本试验采用金相显微镜和场发射扫描电子显微镜检测分析了渗氮层的显微组织与化合物层厚度,使用X射线衍射仪分析相结构,使用磨损试验机检测脆性与磨损性能,采用硬度计分析显微硬度、表面硬度与渗氮深度。讨论并分析了渗氮参数与预备热处理方式对渗氮层的影响。显微组织观察与相分析表明,在480℃和500℃,KN=3时,渗氮层表面生成了化合物层,在450 ℃,480 ℃,500 ℃,KN=1和450℃,KN=3条件下没有化合物层生成。氮势的升高有利于化合物层的生成,且随着温度的升高化合物层厚度增加。当T=480℃时,油淬与盐浴淬火后渗氮试样的化合物层厚度较小；当T=500℃时,四种试样化合物层厚度相差不大。当温度不同时,化合物层中相的含量不同,调质后渗氮化合物层中500℃时的ε相少于480℃时,介稳态氮化合物层中500℃时的ε相多于480℃时。调质处理后渗氮试样的化合物层中ε相较介稳态渗氮试样多。当试样表面没有形成化合物层时,预备热处理方式对渗层影响不大。渗氮温度升高,渗层显微硬度增大,增大氮势,渗层显微硬度先增大后减小。调质处理后渗氮试样的显微硬度小于介稳态渗氮后试样的硬度,总体来说,Q-P后渗氮试样的显微硬度最大。渗氮深度随氮势和温度的升高而增大。当试样表面没有产生化合物层时,渗氮层深度受预备热处理方式的影响不大；当试样表面存在化合物层时,调质处理后渗氮试样的渗氮层深度小于介稳态渗氮试样。渗层表面硬度随氮势的升高而增大；调质、油淬与盐浴淬火后渗氮试样的表面硬度随温度升高先增大后减小,Q-P后渗氮试样的表面硬度随温度升高而减小。调质处理后渗氮试样的表面硬度小于介稳态渗氮后的试样,总体来说,Q-P后渗氮试样的表面硬度最大。油润滑磨损试验表明,当试样表面得到化合物层时,调质与Q-P后渗氮试样均在500℃得到良好的耐磨性。相同渗氮温度下,调质与Q-P后渗氮试样均在低氮势下耐磨性较好。

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关键词：

38CrMoAl钢 介稳态渗氮 淬火-分配 耐磨性

学位级别：

硕士

学位年度：

2016

DOI：

10.7666/d.Y3035113