碳素鋼掃描電子束表面微熔拋光和強化的研究.pdf

1、碳素鋼因具有良好的切削性能以及低廉的價格而成為近代工業(yè)中使用量最多的金屬材料，但每年因銹蝕、磨損等因素引起的報廢數(shù)量占年產(chǎn)量的20%~25%。采用電子束拋光技術不但能有效降低材料表面粗糙度，而且可大幅提高表面硬度以及耐磨性等機械性能。
　　本文對碳素鋼掃描電子束微熔拋光處理工藝及強化機理進行了研究。研究分別采用HDZ-6F型真空電子束焊機、NT9100光學輪廓儀、TR-200型手持式粗糙度儀、HV-100型顯微硬度計、金相顯微鏡、

2、JSM-5610LV型掃描電子顯微鏡（SEM）、HSR-2M高速往復摩擦磨損試驗機等設備對碳素鋼表面進行微熔拋光、機械性能測試和金相組織分析。確定了碳素鋼在表面微熔狀態(tài)下，電子束束流與工件移動速度之間的函數(shù)關系；利用該函數(shù)關系，可為選擇合理電子束拋光實驗研究的工藝參數(shù)提供理論參考；討論電子束束流、工件移動速度以及含碳量對碳素鋼表面粗糙度的影響規(guī)律，并通過擬合方程計算出較為合理的工藝參數(shù)；通過單因素實驗，探究電子束束流、工件移動速度以及掃

3、描頻率對試樣表面機械性能（表面微觀形貌、顯微硬度和耐磨性）的影響規(guī)律；對表面熔坑褶皺缺陷的成因進行初步探究。
　　研究結果表明：電子束拋光過程可簡化為一維非穩(wěn)態(tài)傳熱過程，微熔狀態(tài)下電子束束流與工件移動速度之間成函數(shù)關系；電子束微熔拋光響應面實驗中心點的參數(shù)為：電子束束流6.4mA，工件移動速度5.00m/s；隨著電子束束流的增加，表面粗糙度呈非線性增長趨勢，表面粗糙度隨著工件移動速度和碳素鋼含碳量的增加，均呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢，

4、表明電子束束流、工件移動速度以及碳素鋼含碳量均對材料表面粗糙度的影響顯著；通過響應面模型預計合理工藝參數(shù)為電子束束流5.08mA、工件移動速度2.76mm/s以及含碳量0.62%，且該參數(shù)拋光后表面形貌良好；隨著電子束束流的增加，金相組織細化，硬化層深度、表層顯微硬度和耐磨性提高；隨著工件移動速度的增加，金相組織粗化，硬化層深度、表層顯微硬度和耐磨性隨之降低；隨著掃描頻率的增加，金相組織中馬氏體先細化后長大，但硬化層深度持續(xù)增加，硬度和