渗碳淬火硬化层深度磁矫顽力检测技术研究

摘要

在航空发动机齿轮材料加工时，均需要进行渗碳或渗氮等表面硬化处理，以延长齿轮疲劳寿命。其中渗碳淬火硬化层深度是反映材料渗碳质量的一个关键性技术指标。传统测量渗碳淬火硬化层深度的测量方法为金相法，属于破坏性抽检且检测效率低。
　　本文基于材料经过渗碳淬火之后，渗碳层的磁矫顽力值与材料含碳量和马氏体类型及含量相关的特性，无损判断渗碳层的厚度。论文选择了常用于加工齿轮材料的20CrMnTi作为研究对象，分别对多个20CrMnTi棒材试样进行渗碳淬火，得到不同的渗碳层深度。针对20CrMnTi棒材试样设计出了U型磁化探头，对信号处理过程中，在Icy平台下，编写Micro-Manager插件来实现数据采集、处理和实时显示。通过研究不同渗碳淬火深度下的饱和磁滞回线，提取矫顽力电压值，可得出的结论为：随着渗碳层深度的增加，矫顽力值增大，剩磁减小，且矫顽力信号能灵敏的表征出渗碳层深度的变化情况。
　　论文选择了航空齿轮中常见的齿面回火型磨削烧伤导致的渗碳淬火硬化层厚度减薄情况，通过研究正常齿面和齿面回火型磨削烧伤的饱和磁滞回线，提取矫顽力电压值，可得出的结论为：没有发生齿面烧伤磨损的矫顽力值要大于已经发生齿面回火型磨削烧伤的矫顽力值，齿面回火型磨削烧伤层越厚，其检测到的矫顽力值越小。
　　本论文所设计的磁矫顽力检测系统，可以灵敏反映出材料渗碳层深度的变化情况，为材料渗碳质量提供一种在线、无损的检测方法。

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第1章 绪论

1.1 选题背景及意义

1.2 渗碳淬火硬化层介绍

1.3 渗碳淬火硬化层深度检测国内外研究现状

1.4 磁矫顽力和硬化层常用检测方法概述

1.5 研究内容

第2章 渗碳材料电磁特性及渗碳层深度计算

2.1 影响材料导电性因素

2.2 影响材料磁特性因素

2.3 不同渗碳层深度下的磁矫顽力

2.4 渗碳层深度金相法计算

2.5 本章小结

第3章 磁矫顽力检测基本原理

3.1 铁磁性材料磁化技术

3.2 基于磁矫顽力检测的基本原理

3.3 本章小结

第4章 渗碳淬火硬化层深度磁矫顽力检测方法系统设计及实现

4.1 测试平台的设计

4.2 基于磁矫顽力检测磁化探头设计

4.3 渗碳淬火硬化层磁矫顽力检测软件平台设计

4.4 本章小结

第5章 渗碳淬火硬化层深度磁矫顽力检测

5.1 20CrMnTi棒材渗碳淬火硬化层深度磁矫顽力检测

5.2 航空齿轮磁矫顽力检测

5.3 本章小结

第6章 总结及展望

6.1 总结

6.2 后期工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文及参与科研情况

致谢

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