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轴承钢TD渗金属及其最终热处理的工艺优化问题研究

作 者: 程立本
导 师: 王华昌
学 校: 武汉理工大学
专 业: 材料加工工程
关键词: GCr15 TD处理 渗钒 热处理 工艺优化
分类号: TG162.4
类 型: 硕士论文
年 份: 2009年
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内容摘要


本文研究对象是用GCr15钢制造的冷作模具。冷作模具的失效形式主要是表面磨损。要显著提高模具使用寿命,最适用的方法之一就是用TD法对模具表面进行渗钒处理,同时对模具基体淬火,使其达到较高硬度,以支撑其表面VC覆层。由于TD渗钒处理是一种扩散过程,需要在较高的温度(960℃左右)条件下才能得到经济实用的VC覆层,而GCr15钢的淬火加热温度仅为810℃~850℃。由于TD渗钒温度与淬火加热温度间的较大差别,以及模具表面VC覆层在400℃以上很容易被氧化,导致GCr15钢的表面渗钒处理工艺与基体淬火强化工艺很难协调一致。常用的先TD渗钒处理再加热淬火的方法由于VC覆层在淬火加热和冷却时很快被破坏,所以在缺乏真空淬火炉的条件下很难取得实际效果。本文针对上述问题进行研究。研究目标是,在缺乏真空淬火炉的情况下,优化整合GCr15钢制冷作模具的TD渗钒处理工艺与基体淬火工艺,取得经济实用及显著提高模具使用寿命的效果。本文的研究内容主要有:1) GCr15钢的TD渗钒处理;2) GCr15钢的淬火工艺;3) GCr15钢TD渗钒处理工艺与淬火工艺的优化整合;4) GCr15钢的TD渗铬工艺。本文研究结论为:1) 960℃TD渗钒后油淬虽然可以满足扩口模和滚圆模的使用要求,但是得到的基体晶粒较大,脆性大;2) 960℃TD渗钒后随炉冷却至830℃,然后在100℃沸水中淬硬,及时回火,能够得到比较厚的覆层,基体硬度达HRC57以上,晶粒也得到细化,具备较高的工业应用价值;3)使用TD渗铬工艺也可以使模具表面硬度、耐磨性大大提高,也可以应用于GCr15钢制冷作模具的表面强化。本文研究成果已得到工业应用,对淬火加热温度在800℃~850℃的冷作模具钢的表面渗钒及基体淬硬工艺具有普遍意义。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-7
目录  7-10
1 绪论  10-28
  1.1 TD盐浴渗金属的发展概况  10-17
    1.1.1 引言  10-12
    1.1.2 TD渗金属的发展概况  12-15
    1.1.3 TD盐浴渗金属工艺在模具中的应用  15-17
  1.2 TD处理的理论研究  17-21
    1.2.1 渗钒层的形成机理  17-18
    1.2.2 影响渗钒层厚度的因素  18-20
      1.2.2.1 盐浴温度对渗钒厚度的影响  18-19
      1.2.2.2 处理时间对渗钒层厚度的影响  19
      1.2.2.3 钢的成分对渗钒层厚度的影响  19-20
    1.2.3 稀上元素在盐浴渗钒中的作用  20-21
  1.3 轴承钢的研究概况  21-24
    1.3.1 Gcr15钢介绍  21-23
    1.3.2 GCr15热处理研究的发展概况  23-24
      1.3.2.1. GCr15钢的常规热处理工艺  23
      1.3.2.2 提高轴承性能的热处理新工艺  23-24
    1.3.3 国内轴承钢的发展状况  24
  1.4 本文的主要研究内容及意义  24-27
  1.5 本章小结  27-28
2 GCr15钢的TD渗钒处理  28-35
  2.1 实验材料准备  28-30
    2.1.1 实验设备  28-29
    2.1.2 其他所需设备  29-30
  2.2 TD处理的基材选择  30-31
    2.2.1 TD处理基体选择原则  30-31
      2.2.1.1 含碳量要求  30
      2.2.1.2 奥氏体化温度要求  30-31
      2.2.1.3 表面质量要求  31
      2.2.1.4 基体淬透性的要求  31
    2.2.2 本文TD处理所选基材  31
  2.3 TD法盐浴配方的选择  31-32
  2.4 实验方案  32-34
    2.4.1 TD处理工艺流程图  32
    2.4.2 实验过程  32-34
  2.5 本章小结  34-35
3 GCr15钢的淬火工艺  35-42
  3.1 钢的淬火  35
  3.2 GCr15钢的淬火工艺  35-41
    3.2.1 淬火加热温度及加热时间  35-37
    3.2.2 淬火冷却介质  37-39
    3.2.3 淬火方法  39-41
  3.3 本章小结  41-42
4 GCr15钢TD渗钒处理工艺与淬火工艺的优化整合  42-52
  4.1 引言  42
  4.2 TD渗钒处理后直接油淬  42-45
  4.3 TD渗钒处理后硝盐等温淬火  45-46
  4.4 TD渗钒处理后直接空冷  46-47
  4.5 TD渗钒处理后的热处理工艺改进  47-51
    4.5.1 淬火工艺改进  47-49
    4.5.2 采用双细化工艺  49-51
  4.6 本章小结  51-52
5 GCr15钢的TD渗铬工艺  52-59
  5.1 渗铬层性能  52-54
  5.2 影响渗铬工艺的因素  54-55
  5.3 渗铬层的组织和结构  55-56
  5.4 渗铬层和渗钒层的性能比较  56
  5.5 TD渗铬实验  56-57
  5.6 本章小结  57-59
6 结论与展望  59-61
  6.1 结论  59-60
  6.2 展望  60-61
参考文献  61-64
附录  64-65
致谢  65

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属学与热处理 > 热处理 > 钢件热处理 > 模具热处理
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