20CrMnMo稀土渗碳研究

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本文采用气体渗碳法研究了20CrMnMo钢稀土渗碳工艺。利用金相显微镜、显微硬度计、磨损试验机、接触疲劳试验机等检测仪器设备分析了渗碳层的组织、碳化物的形貌、渗碳层的显微硬度、耐磨性、接触疲劳寿命和弯曲疲劳寿命、多次冲击抗力等,讨论稀土渗碳动力学,重点研究稀土的渗入对渗碳层组织和性能的影响。确定了20CrMnMo钢采用稀土渗碳时稀土催渗剂的合理添加量。   试验结果表明,稀土能促进渗碳剂的分解,加快碳原子的扩散,提高渗碳速度。在碳势、渗碳温度、渗碳时间相同的条件下,稀土渗碳后渗碳层的深度与不加稀土渗碳的渗碳层的深度相比增加13~19%。稀土原子渗入钢的表层,成为碳化物的形核核心,从而在渗碳层中沉淀析出大量弥散分布的细小颗粒状碳化物。20CrMnMo钢在稀土渗碳气氛的碳势为1.1%、渗碳温度为880℃~920℃的条件下渗碳5h后淬火,渗碳层组织为大量弥散分布的细小颗粒状碳化物、针状马氏体和少量残余奥氏体。而无稀土添加的传统工艺渗碳后,渗碳层中碳化物多呈块状、条状或网状分布。稀土元素渗入渗碳层还明显减少合金元素的氧化,使稀土渗碳层中的黑色组织极少。   力学性能测试表明,稀土渗碳后获得的大量弥散分布的细小颗粒状碳化物、针状马氏体和少量残余奥氏体的渗碳层组织,可显著提高渗碳层的性能。20CrMnMo钢在880℃、碳势为1.1%的条件下稀土渗碳5h,渗碳层的硬度与传统工艺相比提高了11%,耐磨性提高了30%,多次冲击抗力平均提高27.6%,接触疲劳寿命与弯曲疲劳寿命也有大幅提高。
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