真空滲碳工藝研究及數(shù)值模擬.pdf

1、鋼的滲碳是一種普遍采用的表面化學(xué)熱處理技術(shù)，滲碳和淬火工藝相結(jié)合使鋼表層一定深度內(nèi)形成高硬度和耐磨性的滲碳層，同時心部沒有滲碳的區(qū)域則保持足夠的強(qiáng)韌性。真空滲碳作為可替代傳統(tǒng)氣氛滲碳的一種新技術(shù)受到越來越多的關(guān)注，真空滲碳過程可以在比氣氛滲碳更高的溫度下進(jìn)行，從而節(jié)省滲碳處理時間。同其他滲碳方式相比，真空滲碳降低了處理成本和環(huán)境污染，能獲得優(yōu)良的工件表面狀態(tài)和滲碳層均勻性，同時真空滲碳還具有淬火變形小、滲碳效率高和避免晶界氧化的優(yōu)點(diǎn)。本

2、文以16Mn鋼、20CrNi2Mo鋼和20CrMnMo鋼為研究對象，制定不同的真空滲碳工藝，分析不同工藝處理后隨爐試樣的金相組織、顯微硬度分布、表面碳濃度、掃描電鏡照片和X射線衍射結(jié)果，同時結(jié)合碳濃度數(shù)值模擬結(jié)果與實(shí)際值對比，旨在為實(shí)際生產(chǎn)提供數(shù)據(jù)和理論積累。
　　本文完成的主要研究工作為：
　　1、16Mn鋼真空滲碳淬火后滲碳層表面狀態(tài)良好，表層淬火組織為針狀馬氏體+殘余奧氏體+細(xì)小碳化物，心部淬火組織為低碳板條馬氏體+鐵

3、素體；滲碳層表面硬度最高，隨著距表面距離的增大，硬度先緩慢下降后呈拋物線型下降，最后接近直線型下降，最終至心部后硬度變化不大；16Mn鋼真空滲碳層深度≤2mm時，滲擴(kuò)比以1:6為宜；相同真空滲碳條件下，960℃真空滲碳層深度較900℃時增加1倍。
　　2、20CrNi2Mo鋼真空滲碳淬火后滲碳層表面硬度最高，硬度最大值為880HV1，心部淬火硬度約為410HV1；20CrNi2Mo鋼真空滲碳層深度為1.84mm(＜2mm)時滲擴(kuò)比

4、以1:6較合理，而滲碳層深度為2～3mm時，滲擴(kuò)比以1:10為宜；冷處理可使20CrNi2Mo鋼真空滲碳淬火試樣硬度升高，但冷處理前后滲碳層深度不變；20CrNi2Mo鋼真空滲碳層碳濃度模擬值略小于實(shí)際值，對實(shí)際生產(chǎn)具有一定參考價值。
　　3、20CrMnMo鋼深層真空滲碳強(qiáng)滲75min時，滲擴(kuò)比應(yīng)控制在1:20～1:22之間，真空滲碳淬火后滲碳層深度為4.2～4.4mm，碳化物級別為1～2級；20CrMnMo鋼深層真空滲碳層表面

5、碳濃度模擬值平均低于實(shí)際值0.035％，滲碳層深度模擬值平均低于實(shí)際值0.22mm。
　　4、20CrMnMo鋼大型重載齒輪(齒頂圓直徑Φ1435mm、法向模數(shù)20、齒輪單件重量2800Kg)以滲擴(kuò)比1:22進(jìn)行深層真空滲碳淬火后，齒輪呈金屬銀白色，20CrMnMo鋼隨爐齒形試樣表面碳濃度為0.86%，滲碳層深度為4.4mm，碳化物別為1～2級；淬火后隨爐齒形試樣洛氏硬度平均值為62.8HRC，齒輪齒面硬度平均值為61.3HRC；