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15Cr2Ni3MoW顶头钢的氧化行为与氧化膜的组织性能研究

作　者: 张金菊
导　师: 易丹青
学　校: 中南大学
专　业: 材料学
关键词: 15Cr2Ni3MoW钢氧化气氛结合力耐磨性喷丸处理
分类号: TG174.44
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

研究15Cr2Ni3MoW穿孔顶头钢在氧气和酒精-水蒸气两种气氛中的氧化工艺,具体内容包括氧化动力学规律、生成的氧化膜形貌,氧化膜间结合力和耐磨性能；同时研究了喷丸预处理对氧化工艺的影响。结合实验结果和理论,分析氧化膜的生成机理及力学性能变化。采用磨损性能测试、硬度测试、XRD物相检测、金相分析及扫描电镜(SEM)等方法进行研究分析。实验内容及结果如下：(1)研究氧化气氛对穿孔顶头材料的氧化动力学、氧化物形貌、结合力及耐磨性能的影响。研究结果：穿孔顶头在氧气气氛中的氧化速率,远大于酒精-水蒸气气氛中的氧化速率；较氧气气氛相比,酒精-水蒸气氛中生成氧化膜形貌更均匀、平整、致密,膜间结合力较大,耐磨性能较好。(2)研究氧化处理前的喷丸预处理对穿孔顶头材料氧化动力学、氧化物形貌、结合力及耐磨性能的影响。研究结果：喷丸预处理降低了穿孔顶头在氧气气氛和酒精-水蒸气中的氧化速率；较氧化前未作喷丸预处理的样品相比,顶头材料喷丸预处理,再氧化处理生成的氧化膜形貌更均匀、致密、无大裂纹,膜间结合力大,耐磨性能更好。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-9
第一章文献综述  9-25
  1.1 穿孔顶头的简介  9-13
    1.1.1 穿孔顶头工作原理  10-11
    1.1.2 穿孔顶头材质分类  11-12
    1.1.3 穿孔顶头的服役寿命及失效形式  12-13
  1.2 氧化膜在穿孔顶头中的应用  13-17
    1.2.1 氧化膜简介  13-15
    1.2.2 氧化膜在穿孔中的作用  15-17
  1.3 表面技术在穿孔顶头中研究和应用  17-22
    1.3.1 涂层技术  18-19
    1.3.2 化学热处理技术(渗碳渗氮)  19-20
    1.3.3 表面氧化技术  20
    1.3.4 喷丸处理  20-22
  1.4 穿孔顶头氧化膜制备研究进展  22-24
  1.5 本课题研究的目的和内容  24-25
第二章实验材料及研究方法  25-28
  2.1 研究路线  25
  2.2 实验材料  25-26
  2.3 实验方法  26-28
    2.3.1 氧化处理  26
    2.3.2 氧化膜表面形貌的观察  26
    2.3.3 微观组织的分析  26
    2.3.4 物相分析  26-27
    2.3.5 硬度及结合力的测量  27
    2.3.6 耐磨性实验  27-28
第三章顶头钢在氧气中的氧化行为及氧化膜的组织性能  28-60
  3.1 引言  28-31
    3.1.1 金属氧化原理  28-31
    3.1.2 金属氧化动力学规律  31
  3.2 氧化动力学  31-36
    3.2.1 氧化增重与时间的关系  32-33
    3.2.2 氧化速率的分析  33-36
  3.3 顶头钢氧化膜组织分析  36-42
    3.3.1 组织和形貌分析  36-40
    3.3.2 物相组成  40-41
    3.3.3 成分分布  41-42
  3.4 顶头钢氧化膜力学性能分析  42-48
    3.4.1 显微硬度及膜间结合力  42-46
    3.4.2 磨损性能试验  46-48
  3.5 讨论  48-58
    3.5.1 氧化膜的相组成  48-50
    3.5.2 氧化机制  50-55
    3.5.3 氧化膜的力学性能  55-58
  3.6 本章小结  58-60
第四章顶头钢在水和酒精中的氧化行为研究  60-73
  4.1 引言  60-61
  4.2 氧化动力学  61-65
    4.2.1 氧化增重与时间的关系  61-62
    4.2.2 氧化速率的分析  62-65
  4.3 顶头钢氧化膜组织形貌及成分分析  65-67
  4.4 顶头钢氧化膜力学性能分析  67-69
    4.4.1 显微硬度及膜间结合力  67-68
    4.4.2 磨损性能试验  68-69
  4.5 酒精水滴定可控气氛中的氧化机理分析  69-72
  4.6 本章小结  72-73
第五章喷丸预处理对顶头钢氧化膜的形成与性能的影响  73-93
  5.1 喷丸处理  73-74
    5.1.1 喷丸处理对基体表面形貌的影响  73-74
  5.2 喷丸处理对顶头氧化性能的影响  74-92
    5.2.1 喷丸处理对氧化动力学的影响  74-82
    5.2.2 喷丸处理对氧化膜形貌的影响  82-85
    5.2.3 喷丸处理对氧化膜力学性能的影响  85-89
      5.2.3.1 显微硬度及膜间结合力  85-88
      5.2.3.2 磨损性能试验  88-89
    5.2.4 喷丸处理对氧化膜形成过程的影响  89-92
  5.3 本章小结  92-93
第六章结论  93-95
参考文献  95-100
致谢  100-101
在学期间发表论文  101

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