Q235钢渗碳设计.doc

序言 Q235 钢是一种普通碳素结构钢。Q代表的是这种材质的屈服极限,后面的235 ,就是指这种材质的屈服值,在 235MPa 左右。并会随着材质的厚度的增加而使其屈服值减小。由于含碳适中,综合性能较好,强度、塑性和焊接等性能得到较好配合,用途最广泛。但是由于 Q235 钢本身的含碳量较低,所以在某些场合并不是很适用,所以要对其进行处理,本文就是对其进行固体渗碳处理方式的分析。渗碳是对金属表面处理的一种,采用渗碳的多为低碳钢或低合金钢,具体方法是将工件置入具有活性渗碳介质中,加热到 900 ~950 摄氏度的单相奥氏体区,保温足够时间后,使渗碳介质中分解出的活性碳原子渗入钢件表层,从而获得表层高碳,心部仍保持原有成分。相似的还有低温渗氮处理。这是金属材料常见的一种热处理工艺,它可以使渗过碳的工件表面获得很高的硬度,提高其耐磨程度。渗碳工艺在中国可以上溯到 2000 年以前。最早是用固体渗碳介质渗碳。液体和气体渗碳是在 20世纪出现并得到广泛应用的。美国在20年代开始采用转筒炉进行气体渗碳。30年代﹐连续式气体渗碳炉开始在工业上应用。60年代高温(960 ~1100 ℃)气体渗碳得到发展。至 70 年代﹐出现了真空渗碳和离子渗碳。在此次试验中我们采用的是固体渗碳的方式。固体渗碳即为将工件放在填充粒状渗碳剂的密封箱中进行渗碳的工艺, 由于此方法成本较低,操作也较为简单,所以采用。同时,为了了解到稀土对渗碳的作用,所以我们将试样分为几组,每一组的渗碳剂中加入不同含量的稀土。渗碳结束后,通过观察组织的分布情况和测量渗碳层的深度来分析稀土在渗碳过程中所起的作用。稀土具有促渗的作用, 所以我们在进行金相组织观察过程中可以发现,随着我们在渗碳剂中所加稀土含量的增加,渗碳后试样中组织虽没有改变,但是组织的分布范围却在一步步发生变化,一步步接近心部,直至渗透。同时渗碳层深度的测量也可以说明这一结论,随着稀土含量的增加,试样的心部组织的硬度不再是原始组织的硬度。通过渗碳处理,Q235 钢的表面硬度得到提高,则耐磨性也会有所改善,而在强度方面也会随着渗碳后组织的形成而提高。固体渗碳后,我们通过分析渗碳后钢的组织和性能变化,并根据不同含碳量对钢渗碳后组织和性能变化机理。在进行渗碳实验的过程中, 不仅使学生加深对所学理论知识的理解和掌握,也可以提高学生分析和解决实际问题的能力,为今后从事相关工作奠定基础。刘先朋: Q235 钢渗碳性能研究-2- 第一章绪论???????????随着现代工业的发展,机械产品的质量要求越来越高,服役条件也越来越苛刻。机械零件长期在高温、高压、高速和有腐蚀介质的条件下工作,表面经常发生磨损、腐蚀、高温氧化或疲劳失效等现象,导致整个零件报废或机器停产。据统计,80%以上的报废构件是由于表面失效造成的,因此强化金属表面是防止构件破坏和早期失效的有效措施。化学热处理作为一种既古老而又充满活力的表面强化技术,已经在生产实践中得到了广泛的应用,并带来了显著的经济效益。化学热处理的工艺类型众多,常见的渗入元素有碳、氮、硼、硅、硫等非金属元素和铬、钒、铝、钛等金属元素。在各种化学热处理中渗碳的历史最悠久,至少可以追溯到我国 2000 多年前的战国时期。目前渗碳技术工艺已经非常成熟完整,渗碳过程控制实现了自动化。渗碳可分为固体渗碳,气体渗碳,离子渗碳。常用的是前两种,尤其是气体渗碳应用最为广泛。将低碳钢件放入渗碳介质中,在900 至950 度加热保温,使活性碳原子渗入钢件表面并获得高碳渗层的工艺方法叫做渗碳。齿轮、凸轮、活塞、轴类等许多重要的机器零件经过渗碳及随后的淬火并低温回火后,可以获得很高的表面硬度、耐磨性以及高的接触疲劳强度和弯曲疲劳强度。而心部仍保持低碳,具有良好的塑性和韧性。工件经渗碳后, 表面具有高的硬度、耐磨性、抗蚀性、红硬性和抗氧化性,而心部保持良好的塑性和韧性。因此近年来渗碳工艺发展迅速。渗碳根据适应的渗剂不同分为固体渗碳、气体渗碳和液体渗碳。由于固体渗碳操作简单,无需特殊设备,工件表面清洁,目前成为最有前途的渗碳方法。该课题对 Q235 钢进行固体渗碳处理,分析渗碳后钢的组织和性能变化,并分析不同含碳量对钢渗碳后组织和性能变化机理。不仅使学生加深对所学理论知识的理解和掌握,也可以提高学生分析和解决实际问题的能力,为今后从事相关工作奠定基础。 ???????????渗碳工艺是一个十分古老的工艺,在中国,最早可上溯到 2000 年以前。起先是用固体渗碳介质渗碳。在20世纪出现液体和气体渗碳并得到广泛应用。后来又出现了真空渗碳和离子渗碳。到现在,渗碳工艺仍然具有非常重要的实用价值,原因就在于它的合理的设计思想,即让钢材表层接受各类负荷(磨损、疲劳、机械负载及化学腐蚀)最多的地方,通过渗入碳等元素达到高的表面硬度﹑高的