金属材料热—声处理表面强化技术研究

论文摘要

热-声处理技术是一种新的表面强化技术，与其他表面改性技术相比，该技术工艺简单、成本低廉、易于实现，但到目前为止，热-声处理的强化原理仍不清楚。因此，研究热-声处理技术具有重要的理论与应用价值。本文对轧制态工业纯铁、W6Mo5Cr4V2钢、40Cr钢、高铬铸铁等进行了热-声处理，利用多种手段研究了热-声处理对材料组织与性能的影响。研究结果表明：轧制态工业纯铁引入热-声处理后，在非线性声波的作用下，推动了位错运动，促进了回复与再结晶的进程；中碳调质40Cr钢在淬火回火后进行热-声处理可以提高其表面硬度和整体塑性，强化层深度可达3 mm，拉伸试样经热-声处理后，强度无明显变化，均匀延伸率和冲击韧性提高，40Cr钢550℃回火后热-声处理，可以促进表层马氏体向回火索氏体的转变，并析出细小弥散的碳化物；W6Mo5Cr4V2钢550℃三次回火后引入热-声处理，强化层深度可达到2 mm，表层显微维氏硬度从800 HV提高到1100 HV左右，无缺口试样冲击韧性从17.5 J／cm2提高到33.1 J／cm2，在影响层内析出非常细小弥散的碳化物颗粒；热-声处理可以显著提高材料的耐磨性能，W6Mo5Cr4V2钢三次回火后引入热-声处理，其室温与高温（500℃）耐磨性均得到提高，以高速钢为材料制成的钻头使用性能明显改善，使用寿命达到未处理件的3.5倍；高铬铸铁热-声处理后，室温与GCr15对磨，磨损率降低了40％，以高铬铸铁为材料制成的导卫件使用性能明显改善，使用寿命达到未处理件的1.5以上。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 表面改性技术概述
• 1.3 常用的表面强化方法
• 1.3.1 喷丸强化
• 1.3.2 激光表面强化
• 1.3.3 离子注入表面强化
• 1.3.4 超硬化合物表面涂覆处理
• 1.3.5 化学热处理表面强化
• 1.3.6 热喷涂
• 1.4 热-声效应在材料表面强化技术中的应用
• 1.5 课题的主要研究内容及目标
• 1.5.1 课题主要研究内容
• 1.5.2 课题预期要完成的目标
• 参考文献
• 第二章 试验材料、热声处理设备及试验方法
• 2.1 试验材料
• 2.2 热-声加工实验装置
• 2.3 研究方法
• 2.3.1 轧制
• 2.3.2 热-声处理表面强化
• 2.3.3 性能测试
• 2.3.4 微观组织结构观察
• 第三章 热-声处理对工业纯铁回复与再结晶过程的影响
• 3.1 轧制态工业纯铁回复与再结晶动力学
• 3.2 轧制态工业纯铁不同工艺处理后的力学性能
• 3.3 轧制态工业纯铁热-声处理后的微观组织
• 3.4 热-声处理机制探讨
• 3.4.1 声波驱动机制
• 3.4.2 热压应力驱动机制
• 3.4.3 热-声处理对其它过程的影响
• 3.5 本章小结
• 参考文献
• 第四章 热-声处理对40Cr钢组织与性能的影响
• 4.1 40Cr钢正常回火与热-声处理后的力学性能
• 4.1.1 40Cr钢热-声处理截面硬度分布
• 4.1.2 不同热-声工艺处理对40Cr钢硬度的影响
• 4.1.3 拉伸性能
• 4.1.4 冲击韧度
• 4.2 40Cr钢正常回火与热-声处理后的显微组织
• 4.3 本章小结
• 参考文献
• 第五章 热-声处理对高速钢组织与性能的影响
• 5.1 热-声处理对W6Mo5Cr4V2钢力学性能的影响
• 5.1.1 W6Mo5Cr4V2钢热-声处理截面硬度分布
• 5.1.2 不同热-声工艺处理对W6Mo5Cr4V2钢硬度的影响
• 5.1.3 热-声处理对W6Mo5Cr4V2钢冲击韧性的影响
• 5.2 W6Mo5Cr4V2钢热-声处理表面强化室温摩擦磨损性能
• 5.3 W6Mo5Cr4V2钢热-声处理表面强化高温摩擦磨损性能
• 5.4 热-声处理表面强化层的组织形貌
• 5.5 本章小结
• 参考文献
• 第六章 热-声处理技术在生产实际中的初步应用
• 6.1 热-声技术在高速钢钻头中的应用
• 6.2 热声技术在高铬铸铁中的应用
• 6.2.1 高铬铸铁热-声处理表面强化摩擦磨损性能
• 6.2.2 热-声技术在高铬铸铁导卫件中的应用
• 6.3 本章小结
• 参考文献
• 第七章 结论与展望
• 一 结论
• 二 展望
• 致谢
• 攻读硕士学位期间主要成果