大学生创新课题[指南]

大学生创新课题[指南]大学生创新课题[指南] 湖南省大学生研究性学习和创新性实验计划项目申报表项目名称: 20CrMnTi钢零件气体碳氮共渗最佳工艺研究学校名称湖南工业大学学生姓名专业名称性别入学年份薛鑫金属材料男 2008 李亚东金属材料男 2008 彭超峰金属材料男 2008 孟琴琴金属材料女 2008 指导教师卓海宇职称教授学科专业金属材料项目研究和实验的目的和要解决的主要问题: 采用气体碳氮共渗技术对20CrMnTi钢进行表面改性处理,使渗层的耐磨性显著提高, 解决生产...

大学生创新课题[指南] 湖南省大学生研究性学习和创新性实验计划项目申报表项目名称: 20CrMnTi钢零件气体碳氮共渗最佳工艺研究学校名称湖南工业大学学生姓名专业名称性别入学年份薛鑫金属材料男 2008 李亚东金属材料男 2008 彭超峰金属材料男 2008 孟琴琴金属材料女 2008 指导教师卓海宇职称教授学科专业金属材料项目研究和实验的目的和要解决的主要问题: 采用气体碳氮共渗技术对20CrMnTi钢进行表面改性处理,使渗层的耐磨性显著提高, 解决生产实践中对环境污染的问题～同时降低生产成本～提高经济效益。可为其他钢种的碳氮共渗处理工艺提供理论和实践参考。 ,1,20CrMnTi钢主要用途:20CrMnTi是性能良好的渗碳钢～淬透性较高～经渗碳淬火后具有硬而耐磨的表面与坚韧的心部～具有较高的低温冲击韧性～焊接性中等～正火后可切削性良好。良好的加工性～特加工变形微小～抗疲劳性相当好。用途:用于汽车、飞机各种特殊零件部位～用于制造截面,30mm的承受高速、中等或重载荷、冲击及摩擦的重要零件～如齿轮、齿圈、齿轮轴十字头等。 ,2,目前困境:磨损是工件失效的主要形式之一～磨损造成了能源和原材料的大量消耗～根据不完全统计～能源的1,3到1,2消耗于摩擦与磨损。中国对摩擦和磨损所造成的损失尚缺乏全面的统计。根据中国机械部门的调查报告～汽车配件年耗用钢材23万t～其中2,3用于维修～而大部分是由于磨损所致。另据中国电力、建材、冶金、采煤和农机等5个部门的不完全统计～每年备件消耗钢材在150万t以上～以煤矿所用刮板输送机为例～由于中部槽磨损所造成的损失每年为1，2亿元人民币。由此可见～提高耐磨钢的质量～开发新型高性能耐磨钢～以及广泛、深入地开展钢材磨损机理的研究～以降低由于磨损造成的损失～对于国民经济建设的发展是一件具有重要意义的工作。 ,3,传统碳氮共渗存在的问题传统的碳氮共渗剂通常选择甲烷、丙酮、丙烷和氨气、氮气等作为碳氮共渗剂 ,存在污染环境、存储占用空间大等不足 ,4,该方法的优越性选择煤油和甲酰胺作为碳氮共渗剂 ,对20CrMnTi钢进行碳氮共渗处理这对于生产实践中制定经济且对环境污染少的碳氮共渗工艺具有重要的理论和实践意义;使钢材拥有更好的硬度和韧性。研究和实验的主要内容及预期成果: 碳氮共渗作为一种材料表面强化技术～与渗碳相比～具有生产周期短、温度低、零件变形小等特点～在生产中已得到了广泛的应用。但传统的碳氮共渗剂通常选择甲烷、丙酮、丙烷和氨气、氮气等作为碳氮共渗剂～存在污染环境、存储占用空间大等不足。现选择煤油和甲酰胺作为碳氮共渗剂 ,对20CrMnTi钢进行碳氮共渗处理 ,研究其碳氮共渗时间 t对渗层组织和性能的影响～以确定较佳的碳氮共渗工艺参数。这对于生产实践中制定经济且对环境污染少的碳氮共渗工艺具有重要的理论和实践意义。 1 材料与实验方法 1. 1 实验材料实验材料为 20CrMnTi钢 ,取 10mm ×10mm ×12mm的试样。所用20CrMnTi钢化学成分分析级别 C Mn Si S P 1. 2 实验设备及工艺实验是在 HT- 8001型可控井式气体渗碳炉中进行 ,碳势采用氧探头和多组分红外仪联合控制 ,并通过计算机来实现精确控制。选择煤油和甲酰胺作为碳氮共渗剂 ,用不同比例的煤油和甲酰胺进行探究。试样碳氮共渗后 ,在不同温度取出进行油淬。表 2 20CrMnTi钢碳氮共渗工艺工艺序号 T/? t/h 煤油/滴.min-1 甲酰胺/滴.min-1 1 2 3 4 5 6 7 1. 3 测试分析方法实验使用莱卡光学金相显微镜对渗层组织进行观察;利用 MX2600FE型扫描电子显微镜观察组织与相的高倍形貌;碳氮共渗后渗层的显微硬度测试在 MHV2000数显显微维氏硬度计上进行,采用MMS - 2B型磨损试验机研究碳氮共渗后耐磨性能的变化。 2 实验内容 2. 1 t对渗层组织的影响研究随着保温时间的延长,渗层组织变化。 2. 2 t对渗层厚度的影响观察1~10小时的渗层厚度～并进行分析。时间 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 渗层厚度 2. 3 碳氮共渗层的相组成通过X射线衍射图谱分析其碳氮共渗层的相组成。 2. 4 t对渗层硬度的影响 2.4.1预期渗层表面硬度 20CrMnTi钢在不同温度下分别保温 1~10h后的渗层表面硬度。与 20CrMnTi钢相比,碳氮共渗后,渗层的表面硬度是否有很大增加。而随着碳氮共渗时间的增加,渗层的硬度呈什么趋势。时间 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 渗层硬度 2.4. 2 渗层硬度分布在不同温度下分别保温1~10 h处理后 ,观察从表面到心部的各个试样硬度分布图。 2. 5 t对渗层耐磨性能的影响将气体碳氮共渗处理试样的耐磨性与 20CrMnTi钢基体进行比较 ,得出实验结果～分析其主要原因。 3 实验预期结果 (1) 随着碳氮共渗时间的增加 ,渗层厚度显著增加; (2) 随着碳氮共渗时间的增加 ,渗层由表至内硬度值增大; (3) 20CrMnTi钢采用煤油加甲酰胺做碳氮共渗剂在合理的温度和共渗时间下～可实现较快速的碳氮共渗 ,随之进行淬火和低温回火～且渗层质量和耐磨性能较好。通过实验得出切实可行工艺 ,为其他钢种的碳氮共渗处理工艺提供理论和实践参考。

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