金属材料热-声处理表面强化技术研究

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、W6M05Cr4V2 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；W6M05Cr4V2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/cm<'2>提高到33.1 J/cm<'2>，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，W6M05Cr4V2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。

目录

文摘

英文文摘

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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

5.3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

致谢

攻读硕士学位期间主要成果