齿轮材料喷丸电子束复合工艺组织与性能

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1、分类号：密级：论文编号：学号：50128520416重庆理工大学硕士学位论文齿轮材料喷丸电子束复合工艺组织与性能研究生:刘威指导教师：李晖副教授学位类型：专业硕士学科专业：材料工程研究方向：表面工程培养单位：材料科学与工程学院论文完成时间：2015年3月24日论文答辩日期：2015年5月28日CategoryNumber：LevelofSecrecy：SerialNumber：StudentNumber：50128520416Master'sDissertationofChongqingUniversityofTechnologyStruct

2、ureandPropertiesofGearmaterialsbySP/HCPEBcompositesPostgraduate:LiuWeiSupervisor:Prof.LiHuiDegreeCategory:ProfessionalMasterSpecialty:MaterialEngineeringResearchDirection:SurfaceEngineeringTrainingUnit:MaterialsSci.&Eng.ThesisDeadline:March24,2015OralDefenseDate:May28,2015重

3、庆理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果、作品。对本文的研宄做出重要贡献的集体和个人，均已在文中以明确方式标明。本人承拉本声明的法律后果。作者签名:H%曰期：。扃/〇曰学位论文使用授权声明本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权重庆工学院可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，

4、可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于（请在以下相应方框内打“V”)：1•保密□，在_年解密后适用本授权书。2.不保密口。作者签名:曰期：7^/2年曰导师签名:W;年（月p曰摘要摘要齿轮作为现代机器的基本零部件，应用广泛。我国制造业发展迅速，但是产量大、质量低劣引起的产品过剩是当前齿轮行业比较突出的问题。随着表面工程技术不断创新，利用新型表面改性技术配合传统的表面强化手段，成为了提高材料表面综合力学性能的发展趋势。本文源自国家自然科学基金资助项目“基于电子束的齿轮表面改性技术及性能研究”（项目编号：512755

5、48）的一部分，研究强流脉冲电子束（HCPEB）与喷丸相结合处理常用齿轮材料，为强流脉冲电子束与喷丸表面强化技术相复合提高齿轮表面综合力学性能提供实验依据。本文以齿轮钢40Cr（调质）和20CrMo（渗碳淬火低温回火）为研究对象，首先采用不同的强流脉冲电子束工艺参数对其进行处理，通过表面形貌、粗糙度和表面硬度的观察与分析，研究结果表明：40Cr和20CrMo表面经电子束辐照后会产生熔坑，并随着电子束加速电压、脉冲次数的上升，熔坑数量减小，尺寸变大，粗糙度降低；40Cr在经过参数为30KV25次电子束处理后表面硬度达到529.1HV0.03最佳

6、，相对于基体上升了72.58％；20CrMo在经过参数为24KV35次电子束处理后表面硬度达到838HV0.03最优，对比与基体上升了19.44％。在以上的研究基础上，开展了强流脉冲电子束技术与喷丸强化的复合处理，通过对不同工艺复合处理后的40Cr和20CrMo组织观察、物相分析、截面硬度梯度分析和残余应力检测，与单一处理方式对比，研究结果表明：电子束处理能够改善喷丸后表面的不平整性，表层会产生“自淬火”和重熔强化；电子束后再喷丸产生的重熔强化最明显，经过30KV25次电子束处理后再喷丸，40Cr和20CrMo表面的熔凝层最厚，分别为5.52

7、μm、9.49μm；电子束处理40Cr和20CrMo后表面均为残余拉应力，40Cr经24KV25次电子束处理，拉应力最高可达到572MPa。再经喷丸强化可以使材料的表面形成理想的压应力层；电子束处理40Cr和20CrMo后，其截面硬度值随着层深先减小后增大，最终趋于稳定，分别在40μm和70μm处出现“谷点”，其硬度值低于基体硬度，喷丸可以使硬度层超过100μm以上，先电子束再喷丸复合表面处理，可以使内部应力均匀，避免“谷点”出现。最后对经电子束、喷丸、电子束与喷丸复合处理的40Cr和20CrMo进行摩擦磨损、耐腐蚀性能研究。研究结果表明：电

8、子束再喷丸强化的40Cr和20CrMo的平均-3-33摩擦系数分别为0.34、0.19，磨损体积量分别为12.39×10、5.55×10mm，划痕宽度分别为609、