中碳結(jié)構(gòu)鋼電子束掃描表面處理的研究.pdf

1、中碳結(jié)構(gòu)鋼因其具有良好的綜合力學(xué)性能,因而用途廣泛。對中碳鋼,工業(yè)上一般采用調(diào)質(zhì)的處理方法,但是經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理后,中碳結(jié)構(gòu)鋼表面硬度和耐磨性能往往難以達到要求,大大地限制了其使用范圍。電子束表面處理能夠提高中碳結(jié)構(gòu)鋼材料的表面硬度、改善其耐磨性能。
　　本研究選用45鋼(碳素結(jié)構(gòu)鋼)和40Cr鋼(合金結(jié)構(gòu)鋼)兩種典型的中碳結(jié)構(gòu)鋼,對其進行電子束掃描表面強化處理。試驗采用 HDZ-6F型真空電子束焊機對中碳結(jié)構(gòu)鋼進行表面掃描處理,用布

2、洛維硬度計測試試樣表面硬度,用金相顯微鏡觀察組織結(jié)構(gòu),用 JSM-5610LV型掃描電子顯微鏡拍攝金相組織照片和成分分析,用 ML-10磨料磨損試驗機進行摩擦磨損實驗。研究了中碳結(jié)構(gòu)鋼電子束掃描相變硬化處理對材料表面硬度、耐磨性、耐回火性能的影響,探討了電子束束流和掃描速度等工藝參數(shù)對硬化層組織、硬度以及寬度和深度的影響;研究了中碳結(jié)構(gòu)鋼電子束掃描熔凝強化處理對材料表面組織和性能的影響,探討了電子束束流和掃描速度等工藝參數(shù)對熔凝層組織、

3、硬度以及寬度和深度的影響;研究了在中碳結(jié)構(gòu)鋼表面分別添加 Co-Cr-W粉末和 WC-12Co粉末后,電子束合金化處理對材料表面組織和性能的影響。研究結(jié)果表明:45鋼和40Cr鋼經(jīng)電子束掃描表面相變硬化處理后,表層組織晶粒細化,硬度比調(diào)質(zhì)處理提高2~3倍,耐磨性能得到提高,但耐回火性能改善并不明顯。在其他參數(shù)不變的情況下,硬化層的寬度與深度隨著電子束束流的增加而增加,組織也更加細化,當增大到一定程度材料表面出現(xiàn)熔化現(xiàn)象;硬化層的寬度和深

4、度隨著電子束掃描速度的增加而減小,且組織均勻性變差。與相變硬化處理相比,中碳結(jié)構(gòu)鋼經(jīng)電子束掃描熔凝強化處理后,強化層的寬度和深度均增大,耐磨性能和耐回火性能均得到提高,但熔凝層的組織晶粒粗大,殘余奧氏體含量增多。45鋼熔凝處理后,表面熔凝區(qū)的硬度低于次表層相變硬化區(qū);而由于在熔凝區(qū)生成大量 C、Cr化合物,40Cr鋼熔凝區(qū)的硬度略有上升。在45鋼和40Cr鋼的表面添加 Co-Cr-W粉末和 WC-12Co粉末,電子束合金化處理后,材料表