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新型感应渗硼处理技术研究

新型感应渗硼处理技术研究

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作者：胡蒙昌宁夏大学

学位级别：硕士

在我国高性能特种控制阀作为流程工业的关键核心装备目前全部依赖进口,这些进口特种控制阀价格昂贵、服务不及时,严重影响装置的长周期运行,成为“卡脖子”产品。本研究主要为了增强在高温、高压、高腐蚀条件下的阀芯表面耐腐蚀、摩擦... 详细信息

在我国高性能特种控制阀作为流程工业的关键核心装备目前全部依赖进口,这些进口特种控制阀价格昂贵、服务不及时,严重影响装置的长周期运行,成为“卡脖子”产品。本研究主要为了增强在高温、高压、高腐蚀条件下的阀芯表面耐腐蚀、摩擦磨损性能,同时为了提高阀芯表面硬度增加阀芯使用寿命研发出新型感应渗硼技术。新型感应渗硼技术基于普通高频感应渗硼结合了固体渗硼技术的优点,创造出全新的感应渗硼技术。新型感应渗硼技术可以对渗硼剂和试样温度进行双重控温,达到在较短时间内同时对渗硼剂和试样快速升温的效果。影响新型感应渗硼研究的工艺过程因素有:渗硼温度、硼的浓度、渗硼路径三大要素。三个条件对渗硼效果有着重大影响,其中渗硼温度起决定性作用。首先本研究对密封容器内部进行结构设计与发明,其次使用仿真软件来探讨了螺旋结构对试样的温度、磁场强度以及渗硼剂温度的影响。最后通过以H13钢为基体进行了实验研究,进一步的验证了仿真结果。同时补充了对H13钢和45钢基体材料进行渗硼实验,探究不同材料中合金元素的含量对渗硼效果的影响。经研究发现:稀土的加入使渗硼层的厚度发生明显的变化,且0.3%最为适宜。这是由于稀土加快了渗硼剂分解硼原子的速度,使得试样表面硼元素的浓度增加,但过多的稀土元素会造成试样表面稀土元素过多,抑制了硼原子渗透。螺旋结构的加入产生的感应磁场和试样磁场方向相同,增加了试样周围磁场强度,提高了试样温度和渗硼剂的温度。试样温度在2分钟提高150℃,渗硼剂温度提高200℃。通过微观组织观察到螺旋结构的加入使晶界发生偏移,加大了硼原子的渗透。同时使得渗硼层厚度增加到360μm,硬度达到2100HV。在对不同材料为基体进行渗硼研究发现:合金元素对硼原子向基体渗透具有抑制效果,导致合金钢相对于中碳钢来说渗硼困难。相同条件下,中碳钢要比合金钢渗硼层厚80μm且渗透的更加紧密,不易脱落。

关键词：特种阀感应渗硼新型高频感应渗硼螺旋结构渗硼剂温度

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