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深冷处理工艺对高速钢性能及残余应力影响的试验研究

作　者: 韩晓君
导　师: 李淑娟
学　校: 太原科技大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 高速钢残余应力真空热处理深冷处理盲孔法
分类号: TG156.91
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要

金属切削刀具在机械制造工业中具有重要的地位，高速钢作为常用的刀具材料，具有高硬度和高耐磨性、足够的强度及韧性、高耐热性及良好的热物理性能和耐热冲击性能。而高速钢的这些性能需要通过热处理来获得。热处理通过控制材料或工件的加热—冷却过程，来获得预期的内在品质，如组织、结构与性能。近年来，热处理技术的飞速发展使其成为现代制造业中的关键制造技术。工业领域，冶金、机械、交通、轻纺、航空航天等行业都离不开热处理。在制造业及机械产品的更新换代、质量提高、使用寿命延长中，热处理技术做出了重要的贡献。本课题提出了深冷处理技术能够提高高速钢工件的硬度、红硬性，将基体中的残余奥氏体变为马氏体，且析出细小碳化物，并能改善工件表面的残余应力，并在试验中进行了验证，结果表明：深冷处理可以提高高速钢材料的性能并调整热处理表面残余应力。为深入研究高速钢工件热处理表面经过深冷处理后的残余应力状态，本课题采用试验的方法进行研究。主要内容包括以下几个方面：1）提出了热处理工艺方案，对试样进行了真空淬火、回火和深冷处理。2）研究了冷却速度、深冷时间、深冷温度以及回火次数对工件硬度、红硬性、金相组织的影响，并对结果进行分析。3）从理论上介绍了热残余应力及其测量方法，并运用盲孔法测试不同工艺下的残余应力，比较各因素对工件表面残余应力的影响。本论文受到了国家自然科学基金“面向多质量特性一体化控制高速钢丝锥制造理论与工艺研究”（51275333/E050901）的资助。

全文目录

中文摘要  5-6
ABSTRACT  6-8
目录  8-11
第一章绪论  11-19
  1.1 课题研究的背景和意义  11
  1.2 深冷处理工艺的国内外研究现状  11-15
    1.2.1 国外研究现状  12-13
    1.2.2 国内研究现状  13-15
  1.3 残余应力国内外研究现状  15-16
    1.3.1 国外研究现状  15
    1.3.2 国内研究现状  15-16
  1.4 文章结构  16-19
第二章热处理试验过程及工艺  19-29
  2.1 高速钢简介  19-20
  2.2 高速钢常规热处理工艺  20
  2.3 高速钢真空热处理工艺  20-24
    2.3.1 真空热处理特点  21
    2.3.2 真空淬火工艺  21-24
    2.3.3 真空回火工艺  24
  2.4 深冷处理  24-26
    2.4.1 深冷处理系统  24-25
    2.4.2 深冷处理工艺  25-26
    2.4.3 高速钢深冷处理机理  26
  2.5 高速钢热处理工艺分析  26-28
  2.6 本章小结  28-29
第三章热处理工艺对工件性能的影响  29-49
  3.1 热处理工艺对硬度的影响  29-34
    3.1.1 冷却速度对硬度的影响  30-31
    3.1.2 回火次数对硬度的影响  31-32
    3.1.3 深冷时间对硬度的影响  32
    3.1.4 深冷温度对硬度的影响  32-33
    3.1.5 深冷处理的硬度影响因素分析  33-34
  3.2 热处理工艺对金相组织的影响  34-39
    3.2.1 热处理相变原理  34
    3.2.2 金相试样的制备  34-35
    3.2.3 金相组织的分析  35-39
  3.3 热处理工艺对红硬性的影响  39-46
    3.3.1 回火次数对红硬性的影响  41-42
    3.3.2 冷却速度对红硬性的影响  42-43
    3.3.3 深冷时间对红硬性的影响  43-44
    3.3.4 深冷温度对红硬性的影响  44-45
    3.3.5 深冷处理的红硬性影响因素分析  45-46
  3.4 本章小结  46-49
第四章热残余应力的测量与分析  49-57
  4.1 残余应力的产生及消除  49-50
    4.1.1 残余应力产生的原因  50
    4.1.2 残余应力的调整与消除  50
  4.2 残余应力的测量  50-53
    4.2.1 盲孔法测量残余应力的基本原理  51-52
    4.2.2 残余应力检测设备和应用  52-53
    4.2.3 盲孔法的优缺点  53
  4.3 试验原理及数据处理  53-54
    4.3.1 孔径及孔深的选取  53-54
    4.3.2 试验测点的布置  54
  4.4 试验结果  54-55
  4.5 本章小结  55-57
第五章深冷处理工艺对残余应力的影响  57-63
  5.1 热处理工艺对残余应力的影响  57
  5.2 深冷处理工艺对残余应力的影响  57-61
    5.2.1 深冷温度对残余应力的影响  57-58
    5.2.2 冷却速度对残余应力的影响  58-60
    5.2.3 回火次数对残余应力的影响  60
    5.2.4 深冷时间对残余应力的影响  60-61
  5.3 结果分析与讨论  61-62
  5.4 本章小结  62-63
第六章结论与展望  63-65
  6.1 论文研究的主要成果  63
  6.2 结论  63-64
  6.3 展望  64-65
参考文献  65-71
致谢  71-73
攻读学位期间发表的学术论文目录  73-74

深冷处理工艺对高速钢性能及残余应力影响的试验研究

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