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偏心轴的热处理及其力学性能的研究(4)

时间:2013-08-27 10:57:34  来源:  作者:

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实验结果及分析s3H中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE

4.1 本次实验的硬度s3H中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE

温  度s3H中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE

表  层s3H中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE

   过滤层s3H中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE

    心  部s3H中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE

    室  温s3H中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE

  59~63HRCs3H中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE

  36~42HRCs3H中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE

27~32HRCs3H中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE

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表层硬度达到HRC62.3,心部最低硬度达到HRC27.2都达到偏心轴的性能要求,并硬度从表面向心部逐渐降低也符合表面高硬度、高耐磨性而心部具有良好的强韧性的要求。s3H中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE

如下图就是硬度、离心部距离的关系图:图上显示和硬度表一样里心部越远其硬度值越大,表层的硬度最大满足了偏心轴的性能要求。s3H中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE

硬度与离心部距离的关系图.jpgs3H中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE

4.2  金相分析与讨论s3H中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE

通过以上相关实验过程及结果,我们可以得到将20Cr偏心轴进行渗碳处理后获得了心部HRC27—32HRC的硬度和表层59—63HRC的硬度,这样就能够保证偏心轴表面具有较好的耐磨性、较高的强度和心部较好的塑韧性,即提高表面层的耐磨性(碳含量高的M),同时保持心部有高的耐冲击能力,即强韧性,也就达到了表面渗碳的目的。s3H中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE

我们知道表面渗碳处理就是将含碳量为0.1%-0.25%的钢放到碳势高的环境介质中,通过让活性高的碳原子扩散到钢的内部,形成一定厚度的碳含量较高的渗碳层,再经过淬火\回火,使工件的表面层得到碳含量高的M,而心部因碳含量保持原始浓度而得到碳含量低的M,M的硬度主要与其碳含量有关,故经渗碳处理和后续热处理可使工件获得外硬内韧的性能.s3H中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE

有上文所得到的金相组织图片中我们可以看到,对偏心轴渗碳处理后可以使其表面得到高碳马氏体即针状马氏体,针状马氏体通常是在高碳钢及铁镍合金中形成的一种典型马氏体组织。对于低碳钢,碳含量小于1.0%时,与板条马氏体共存,只有碳含量大于1.0%时才单独存在。它的立体形状是双凸透镜片状,与试样表面相截成针状或竹叶状,故又称片状马氏体或透镜片状马氏体。透镜片状的亚结构主要是孪晶,故又称孪晶马氏体。              s3H中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE

在心部我们可以看到得到的主要组织为低碳马氏体,这种马氏体主要是在低、中碳钢中,以及马氏体时效钢、不锈钢、铁镍合金中。其组织特征为每个单元的形状为窄而细长的板条,并且许多板条总是成群地相互平行地聚在一起,故又称板条状马氏体,因其亚结构为位错,故又称位错马氏体。s3H中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE

我们知道马氏体的主要特征为高硬度高强度。马氏体的强硬度主要取决与钢中碳的含量,一般随碳含量的增大而增大,达到一定值好趋于平稳。马氏体之所以有如此高的强硬度,是由于发生了固溶强化、相变(亚结构)强化和时效强化。所以偏心轴由于表面的谈含量较高,故淬火后得到的组织主要就是针状马氏体,其强硬度较高,但塑韧性就叫差,而心部为低碳区域,故淬火后得到的主要组织为板条状马氏体,其强硬度叫针状马氏体的低,但是其塑韧性就比针状马氏体的好,其主要原因为板条状马氏体的亚结构为位错以及处于低碳区而决定的。所以通过对偏心轴进行渗碳淬火处理后就得到了表层与心部不同的马氏体,正好满足了偏心轴的工作条件,即提高表面层的耐磨性(碳含量高的M),同时保持心部有高的耐冲击能力,即强韧性。s3H中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE

众所周知,金属材料的组织、成分与性能是相互联系的,一定的成分在一定的工艺下会得到一定的组织也就对应着一定的性能,而不同的成分在不同的工艺下也就会得到不同的组织,也就会对应地得到不同的性能。本文对材料为20Cr的偏心轴进行:渗碳→淬火→低温回火后的金相组织分析:s3H中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE

零件渗碳淬火后自表面至心部的基本组织为:马氏体+碳化物+残余奥氏体→马氏体+残余奥氏体→马氏体→心部低碳马氏体。s3H中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE

表层组织.jpgs3H中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE

过滤层.jpgs3H中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE

心部组织.jpgs3H中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE

渗碳零件的最表层碳浓度最高,其金相组织为珠光体和少量的网状碳化物(Fe3C).渗碳层中有适量的粒状碳化物均匀分布在隐针(或细针)状。心部也就是未渗碳区零件原材料的组织区,由板条马氏体,没有太多的块状铁素体组成。s3H中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE

渗层组织为:针片状马氏体、少量的弥散分布的粒状碳氮化合物和少量的残余奥氏体【2】s3H中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE

结论: 表层、过渡层、心部的金相组织与理论相符合。s3H中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE

      1.  渗碳零件的最表层碳浓度最高,其金相组织为珠光体和少量的网状碳化物(Fe3C),渗碳层中有适量的粒状碳化物均匀分布在隐针(或细针)状。s3H中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE

表层硬度达到HRC62.3,  s3H中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE

2.过度层的碳含量约为0.77%。由适量的板条马氏体和针状马氏体组成【5】s3H中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE

3.心部也就是未渗碳区零件原材料的组织区,由板条马氏体,没有太多块状铁素体组成。心部最低硬度达到HRC27.2 。s3H中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE

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在实验研究以20Cr为材的偏心轴采用渗碳热处理工艺对组织性能及力学性能有着重要的影响。渗碳时间和深度影响着随后的淬火所应有的硬度,通过分析偏心轴的形状及其所产生的力学性能所以必须经过预先热处理工艺,使偏心轴具有合适的显微组织,具有较好的综合力学性能。研究不同的渗碳热处理的温度、冷却方式对偏心轴的组织和性能的影响。对工件进行渗碳,研究渗碳后渗层的结构,相组成,深度和力学性能。通过总结各种工艺设计,探索合理的热处理工艺,使偏心轴具有良好的综合力学性能。本文研究所获得的主要结论如下:20Cr偏心轴热处理工艺采用930度的渗碳5个小时,等温度降至840度出炉油冷,后以160±10℃度进行回火。其渗层在0.650.9mm,表层硬度达到HRC62.3,心部最低硬度达到HRC27.2,符合热处理工业生产的技术和参数要求【6】.s3H中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE

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参考文献s3H中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE

[1]金属热处理工艺学    夏立芳 (哈尔滨工业大学出版社)s3H中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE

[2]金属材料学   吴承建 陈国良 强文江(冶金工业出版社)s3H中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE

[3]金属工艺学    骆志斌(高等教育出版社)s3H中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE

[4]林勤超低硫微合金钢中稀土元素的作用[J ] . 中国稀土学报,1997 ,15 (3) :228 - 233.s3H中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE

[5]陈永彝钢冶金[M] . 北京:冶金工业出版社,1985.s3H中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE

[6] 贵阳西工热处理技术有限公司质量体系文件[P].s3H中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE

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