文档格式 毕业论文:40Cr连杆用水溶性淬火液的研制 ㊣ 精品文档

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艺。


但实践表明,好处远远大于如此,采用锻热淬火还能进步改善性能,经过锻热淬火结合高温回火后的强度和硬度般都高于普通调质,但是塑性和韧性稍低。


锻热淬火不仅可提高性能外,还有下述系列优点节约能力采用锻热淬火就可以省去原调质工艺中锻后正火和调质淬火的两道加热工序,所以能显著节约能量。


另外,采用锻热淬火工艺时,加热锻坯般采用连续加热炉。


相较于锻造车间通常用的周期式炉,它热效率高,燃料消耗自然低。


节约钢材由于锻热淬火能在保证足够塑性与韧性的前提下,提高强度,所以采用此工艺可以减轻零件的重量。


又由于锻热淬火可显著提高淬透性,因此原来采用水淬的,就可以改用油淬原来采用的合金结构钢可以改用普通碳钢。


这样可以节省昂贵的合金元素,也就降低了原材料成本。


节约基本投资采用热锻淬火会省去原工艺中正火及调质的工序,因此可以节省用来正火和调质淬火的加热设备及这些设备所占车间面积。


另外,减少了设备,所以设备的维修费也会相应得到节省。


节约工时,缩短生产周期简化了工序,自然工时会显著减少,缩短生产周期。


便于机械加工形变热处理就是运用形变强化和热处理强化结合的种强化工艺。


其优点就是能同时提高钢的强度,塑性和韧性。


或是保持塑性和韧性不降低的前提下,显著提高强度。


缺点就是在提高强度的同时也会改变其形状。


因为锻轧成型不能保证零件的几何精度,所以在形变热处理后要进行机械加工。


但是强度及硬度的提高增加了机械加工的难度。


这就是为什么许多类型的形变热处理不易在生产上得到推广应用。


用锻造余热淬火和随后的高温回火代替原来的调质工艺避免了这缺陷。


因为经高温回火,钢的强度和硬度并不高,容易进行机械加工,所以锻热淬火是易于推广的形变热处理。


锻热淬火后的力学性能影响锻热淬火后力学性能的因素很多,般来说,锻热淬火能在保持韧性和塑性的前提下,显著提高强硬度。


锻热淬火和普通淬火相比,韧性和强度的配合般以锻热淬火的为佳。


与普通调质钢相比较,锻热淬火结合高温回火可以使强度极限提高,硬度提高,延伸率提高,冲击值提高。


同时锻热淬火还可以提高钢的断裂韧性裂纹扩展功与疲劳极限。


般认为,锻热淬火能抑制可逆回火脆性,并且这种效应还可以遗传,即在锻热淬火后再次淬火和回火,不仅冲击值高,且不会出现可逆回火脆性的低谷。


而未经锻热淬火的钢件在淬火后的回火时会随回火温度升高,在时出现个可逆回火脆性低谷。


但是锻热淬火后,可逆回火脆性没有被抑制,所以般在锻热淬火后还是要避免在脆化区回火或者缓慢通过脆化区。


淬火的意义淬火的目的是使过冷奥氏体进行马氏体或贝氏体转变,得到马氏体或下贝氏体组织,然后配合以不同温度的回火,以大幅提高钢的强度硬度耐磨性疲劳强度以及韧性等,从而满足各种机械零件和工具的不同使用要求。


也可以通过淬火满足些特种钢材的铁磁性耐蚀性等特殊的物理化学性能。


淬火工艺在现代机械制造工业得到广泛的应用。


机械中重要零件,尤其在汽车飞机火箭中应用的钢件几乎都经过淬火处理。


为满足各种零件干差万别的技术要求,发展了各种各样的淬火工艺。


淬火工艺的发展,大大满足了工业需求,同时节省了些高价格的材料的应用,所以淬火基本上是项每个工厂必备的工序,或者说是每个零件必须经历的工序。


钢的淬火缺陷淬火裂纹淬火裂纹是指在淬火过程中或在淬火后的室温放置过程中产生的裂纹。


后者又叫时效裂纹。


造成淬火开裂的原因很多,在分析淬火裂纹时,应根据裂纹特征加以区分。


在淬火过程中,当淬火产生的巨大应力大于材料本身的强度并超过塑性变形极限时,便会导致裂纹产生。


淬火裂纹往往是在马氏体转变开始进行后不久产生的,裂纹的分布则没有定的规律,但般容易在工件的尖角截面突变处形成。


在显微镜下观察到的淬火开裂,可能是沿晶开裂,也可能是穿晶开裂有的呈放射状,也有的呈单独线条状或呈网状。


因在马氏体转变区的冷却过快而引起的淬火裂纹,往往是穿晶分布,而且裂纹较直,周围没有分枝的小裂纹。


因淬火加热温度过高而引起的淬火裂纹,都是沿晶分布,裂纹尾端尖细,并呈现过热特征结构钢中可观察到粗针状马氏体工具钢中可观察到共晶或角状碳化物。


表面脱碳的高碳钢工件,淬火后容易形成网状裂纹。


这是因为,表面脱碳层在淬火冷却时的体积胀比未脱碳的心部小,表面材料受心部膨胀的作用而被拉裂呈网状。


淬火变形般来说,完全淬透的情况下,碳素钢的点比合金钢的点高,其马氏体相变在比较高温度下开始。


又由于钢在较高温度时具有较好的塑性,另外碳素钢本身的屈服强度相对较低,所以带有内孔或型腔的碳素钢件,变形比较大,内孔或型腔趋于胀大。


对合金钢来说,由于强度比较高,点比较低,残余奥氏体量比较多,故淬火变形比较小,并且主要表现为热应力型变形,其钢件的内孔或型腔趋于缩小。


因此,与中碳钢同样条件下淬火,高碳钢和高合金钢工件基本以内孔收缩为主。


淬火于淬火温度不够淬火冷却介质达不到要求。


下面是用本文所研制的淬火液淬火和回火处理的金相组织照片图连杆方案二淬火液淬火组织图中可以看到淬火组织是马氏体,大部分呈细针状,即针状马氏体,只有很少部分呈板条状,即板条马氏体。


而且组织均匀,没出现未淬透和淬裂迹象。


而且硬度达到了以上,是完全淬火马氏体的硬度。


所以方案二的淬火液达到了要求。


图是连杆方案二淬火液淬火组织的金相照片,放大了的照片也没有看到碳化物析出或组织不均匀,说明组织只有马氏体,是理想的淬火组织。


由图和图再加上之前的淬火硬度测试分析,基本可以得出这样的结论,方案二的淬火液是合理并且性能良好的水溶性淬火液。


图连杆方案二淬火液淬火组织下面我们来看看连杆回火的组织图连杆方案二淬火液回火组织图可以看到回火组织是比较均匀的,有细针状的回火马氏体,回火索氏体,还有少量贝氏体。


图是回火的金相组织,从图中可以更清楚地看到,针状的回火马氏体,回火索氏体,小白块是少量的渗碳体。


明显看到回火马氏体针尖依然很尖,可能会存在应力集中,所以回火温度可以提高些,以得到塑韧性更好的组织。


图连杆方案二淬火液回火组织图连杆方案二淬火液回火组织图中组织与图十分相似,组织更均匀些,回火索氏体明显增多。


回火硬度值较回火硬度值略小,塑韧性会更好些。


图中更清晰的看到回火组织的明显比回火组织要均匀,回火马氏体减少,回火索氏体增多。


而且马氏体针更圆滑些,应力集中会相对减少些,力学性能更优。


所以方案三是比较理想的淬火液。


图连杆方案二淬火液回火组织图中的组织与图基本相似,组织均匀,多数针状和少量的板条状马氏体。


图连杆方案五淬火液淬火组织图是方案五淬火液淬火的金相组织,更清楚的看到组织十分均匀,都是针状马氏体,是完全淬火组织,说明淬火介质淬火冷却速度等均是理想的。


图连杆方案五淬火液淬火组织图连杆方案五淬火液淬火回火组织图为方案五淬火液淬火回火组织,与图图的的组织十分相似。


组织为均匀的回火马氏体,回火屈氏体以及白色的渗碳体。


回火硬度也在理想范围内,说明方案五淬火液结合淬火回火是理想的方案。


图连杆方案五淬火液淬火组织图为方案五淬火液淬火组织,组织十分均匀,均是淬火马氏体。


但是针状马氏体组织明显比的组织要粗大许多,这是因为淬火温度过高,晶粒长大过快,造成奥氏体晶粒粗大,淬火后淬火马氏体组织也十分粗大。


但淬火硬度也在理想范围内,回火后硬度急剧下降,低于理想硬度,但是工厂的理想硬度是左右,所以淬火是最符合实际的淬火温度。


本章小结结合硬度测试与显微组织,本文的方案五淬火液是理想的水基淬火液。


图是油水和本文水基淬火液的冷却曲线,从图中可以看到,水基淬火液的冷速是先快后慢,是最理想的。


而淬火油先慢后快再慢,最开始冷速慢会淬火硬度不足。


水中的冷却速度直很快,而在点以下,冷速过快可能会淬裂。


图三种不同淬火介质在不同温度下的冷速第四章结论基于对淬火液的力学性能要求工艺要求和环保节约性要求等,最后方案六是最理想的方案,方案六的淬火液是理想淬火液。


溶质质量水玻璃自来水配合淬火,回火本文所研制的水基淬火液成本要低于淬火油,从金相组织中可以看到连杆在本试验水基淬火液中得到的组织更均匀,是完全淬火马氏体。


硬度值高于原工厂件淬火。


水基淬火液既适用于锻后余热淬火,也适用于普通淬火。


为了要使冷却速度均匀,要充分搅拌,使淬火液处于悬浊液状态。


致谢先向我的导师刘耀东老师表示深深的敬意和衷心的感谢,本论文是在导师刘耀东和刘云旭老师的精心指导和热情关心下完成的。


虽然刘云旭老师并不是我的专业课老师,但他仍然给我悉心的指导和严格的要求,倾注了大量的心血和宝贵的时间,使得论文工作得以顺利的完成。


刘耀东老师在科学研究中刻苦勤劳的工作精神渊博扎实的专业知识严谨求实的治学态度开阔敏锐的思维素质使我终生受益。


特别感谢刘威老师。


感谢刘威老师对我部分实验的具体直接指导和帮组。


刘威老师经常百忙之中抽身为我讲解疑惑,细心详细,使得我对实验内容得以充分的理解吸收,保证论文的顺利完成。


最后感谢焊接教研室的全体老师,老师们总是抱着理解和宽容的态度给我提供帮助。


在此向全体敬爱的老师们献上深深的敬意和衷心的感谢,参考文献何元章夏国祥王文建黄平樊红磊发动机连杆断裂原因分析的研究工艺材料崔忠圻,覃耀春金属学与热处理第版北京机械工业出版社,重印张志波,高艳丽,李峰,王世早钢在水中淬火的研究重技术第期戚正风隋凤桐靖殿军锻造余热热处理北京机械工业出版社,前村均日本金属材料第卷宋学孟第届形变热处理年会资料石仕梁连杆淬火产生裂纹原因分析理化检验物理分册第卷王忠诚钢铁热处理基础北京化学工业出版社黄志远淬火后硬度不足原因的分析煤炭技术夏立芳金属热处理工艺学哈尔滨哈尔滨工业大学出版社,第二版第次印刷陈春怀周敬恩矿物油淬火剂的环保问题探讨环境污染与防治第卷第期王庆红水溶性淬火液在生产中应用安徽冶金科技职业学院学报年月第卷增刊乔健水基淬火液的应用及节能效益好富顿深圳有限公司企业产品介绍赵培峰张晓军王淼辉葛学元淬火液冷却性能的影响因素金属热处理年月第卷第期刘宗昌钢件淬火开裂机理金属热处理年第期,如何有效地使用水溶性聚合物淬火剂金属热处理年第期刘怀刚刘金海水基淬火液在钢管热处理上的应用天津冶金年增刊总第期孙建林熊孝经姜聚满水基聚合物淬火介质现状及发展北京北京科技大学材料科学与工程学院张康夫,王余高,屠伟刚等水基金属加工液北京化学工业出版社,曹正﹒汽车发动机连杆材料的现状及发展趋势汽车工艺与材料陈怀春热处理淬火介质的环保问题讨

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