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38000字硕士毕业论文螺纹规用冷作模具钢9Mn2V磨削性能的研究

论文类型:硕士毕业论文
论文字数:38000字
论点:量规,螺纹,磨损
论文概述:

本文主要研究螺纹量规成形磨削缺陷及耐磨性不足与材料热处理工艺的关系,目的是通过试验和理论分析查找现有热处理工艺过程的不足,提出工艺参数改进的方向和范围,并结合试验室研究和

论文正文:

第一章导言

1.1螺纹量规的使用条件和材料性能要求
螺纹量规有多种类型。根据测试的不同螺纹形式和螺纹接头结构,需要选择相应的螺纹量规,如美国石油学会圆形螺纹量规、梯形螺纹量规和非美国石油学会特殊螺纹量规。一般来说,石油螺纹量规是圆锥形(内锥或外锥)结构,齿廓相对于其轮廓和结构尺寸非常小。图1是宝钢自制螺纹量规的照片。在使用量规时,在啮合过程中,量规齿面之间或量规齿面与螺纹连接齿面之间会有相对滑动,齿面会承受一定的载荷,有时会有毛刺等异物进入。因此,标准齿表面的磨损将同时呈现粘附磨损、磨料磨损和疲劳磨损的状态。

1.1.2螺纹量规的主要失效形式
同时,与上述三种形式一样,由于量规工作环境中存在大量酸碱介质,如切削液、油脂和汗水,其化学作用往往会加速上述磨损。螺纹量规用于通过拧入油井管的螺纹接头并测量其紧密距离来确定产品的加工质量。据统计,除了日本的黑田东彦,包括宝钢自己的,螺纹量规的使用寿命一般在20000倍左右,有些不到2000倍。主要失效模式是材料磨损,导致螺距偏差很大。螺纹量规是一种精密测量工具。由于齿形小,加工表面尺寸不易检查,只能通过使用来评价其质量。在使用中,螺纹规的齿面将与产品的齿面产生滑动摩擦,并承受较小的载荷。但是,由于产品的质量问题和螺纹量规本身的齿面,产品螺纹表面的镀铜或磷化处理,未清洗的切削液,毛刺等。,螺纹量规的齿面会磨损。此外,磨损情况在磨料磨损状态下会趋于恶化,严重时会引起“表应变”问题,螺纹表和产品齿面会形成类似冷焊或胶合的现象。图2是美国石油学会梯形规严重应变的物理照片。

1.1.3螺纹量规材料的性能要求
螺纹量规在与油井管螺纹接头拧紧时会承受一定的摩擦,必须具有高精度和稳定性。因此,材料的性能要求包括耐磨性、尺寸稳定性和加工性能。文件
2.1冷加工模具钢9mn4v
国内外主要制造商螺纹规格材料的化学成分见表3。大多数螺纹规制造商选择含铬钢,其主要目的是为了硬度和耐磨性。然而,宝钢的许多油井管产品都含有铬,因此不建议选择这种材料。
9Mn2V钢是一种低合金工具钢,综合力学性能优于碳素工具钢。它是我国[利用丰富的锰和钒资源开发的无铬冷加工模具钢,锰的质量分数高达1.70 ~ 2.00%,主要是为了提高钢的淬透性。此外,锰元素可以溶解在基体中以增强基体结构,化合物(铁,锰)3C可以通过溶解在Fe3C中而形成,以提高其硬度并提高钢的硬度和耐磨性。加热时,锰的碳化物(铁、锰)3C易于溶解,晶粒易于生长,增加了钢的过热敏感性。钒的加入可以起到抑制晶粒生长的作用。细小碳化钒(V4C3)颗粒能有效细化晶粒,抑制二次碳化物网络的析出,提高钢的强度和韧性。同时,锰有促进枝晶偏析的趋势,轧制后有时会出现骨架分布的碳化物聚集体。此外,由于锰元素的加入,马氏体相变点Ms降低,9Mn2V钢淬火后残余奥氏体较多,淬火变形相对较小,但回火稳定性差,二次回火脆性范围低。明确指出,测量钢必须具有高耐磨性、高表面光洁度、尺寸稳定性、良好的机械加工性、一定的耐腐蚀性和淬透性以及小的热处理变形。对于测量工具用钢的选择,一般标准和材料手册建议使用高质量的碳工具钢、渗碳钢、低合金工具钢或不锈钢等。表1是选择钢作为测量工具的一个例子。在为数不多的公开报道和研究中,本钢特殊钢公司的李桂平和本钢第一机修厂的赵明针对GCr15使用中的不足,调整了原化学成分,添加了钼元素。通过试验,新钢种GCr15的金相组织、淬透性和硬化能力明显优于GCR15,并给出了最佳热处理工艺。但是我不知道由于什么原因,这项研究的后续发展和新钢种的推广应用无法收回。
一般来说,耐磨材料的性能需要硬度和韧性的适当结合。由于这两个要求通常是矛盾的,所以应该辩证统一地选择最合适的材料。试验表明,材料结构的遗传性对耐磨性有重要影响,无论是预热处理还是最终热处理,当选择最佳温度时,耐磨性可提高50%以上。考虑到压力表的工作条件是冲击负荷小、应力低的一般条件,可以选择热处理金属或高硬度的硬质表面涂层材料作为主要因素来延长其使用寿命。此外,由于在磨削工艺
通过以上理论研究、实验分析和讨论,可以得出以下结论:
(1)螺纹量规作为精密测量工具,必须具有良好的耐磨性和室温稳定性,以满足使用性能的要求,同时必须具有良好的加工性能,如耐磨削烧伤和磨削裂纹倾向。国内外制造商根据其不同的设备配置、生产实践和原材料供应条件采用不同的材料制造量规。进口压力表的耐磨性明显高于国产压力表。
(2) 9Mn2V冷加工模具钢采用两相区加热奥氏体化,然后淬火回火工艺,获得针状马氏体+碳化物+残余奥氏体回火马氏体组织。不同热处理状态下材料的金相组织差异包括马氏体针的尺寸、碳化物形态和分布。原材料的金相形态,包括球化和碳化物偏析,在淬火过程中将经历显微组织的“继承”,必须通过退火或正火等预热手段加以改善。
(3)淬火温度对9Mn2V冷加工模具钢淬火后的组织和性能影响最大,其次是回火时间和时效处理。正交试验结果表明,800℃淬火,-70℃冷处理,175℃回火4h,145℃时效48h的热处理效果最好。碳化物细小、均匀、分散,残余奥氏体含量明显降低。同时,其硬度也相应变化,耐磨性明显提高。[/BR/](4)9Mn5V冷加工模具钢的Mf点低于室温。冷处理工艺相当于淬火工艺的延续,可以促进残余奥氏体向马氏体的转变,显著降低淬火钢的残余奥氏体含量,提高材料的硬度和尺寸稳定性,降低材料的结构应力和磨削表面的残余应力。
(5)增加回火次数和延长回火时间可以促进ε-碳化物从过饱和马氏体中析出,提高垂直度,起到强化第二相和提高马氏体稳定性的作用,有效降低材料结构中的残余应力,减少和消除磨削裂纹的诱发,提高材料在室温下的尺寸稳定性,改善工件磨削后的表面粗糙度。中砂轮接触区域的温度可能高于A1点,淬火表面将被回火和软化,并且将产生类似于回火和退火的结构,例如回火屈氏体和索氏体,这将与热处理后相比降低量规的表面硬度。研究[10]表明,硬化钢表面的残余应力往往会降低耐磨性。在非润滑滑动摩擦中,硬化钢的表面总是随着粘合剂磨损下残余应力的绝对值而增加,而不管拉伸应力或压缩应力,并且当表面在磨损期间处于压缩应力下时,可以观察到金属向研磨材料的迁移。前苏联оооооа等人[11]的磨损试验结果和分析表明,增加碳质量分数可以提高硬化钢的耐磨性。增加硬度的方法可以提高亚共析钢的耐磨性。对于过共析钢,必须依赖于组织中存在的高硬度剩余相。此外,钢的耐磨性还与工作表面结构变化和塑性变形的能力有关。这一结论可为毛刺等异物进入螺纹接头并形成磨损的特殊情况提供参考。

第二章冷作模具钢9Mn2V磨削性能分析

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第3章外部环境分析............................24-34
3.1宏观环境分析............................24-28
3.1.1政治和法律环境............................24-25
3.1.2经济环境............................25-26
3.1.3社会文化环境............................26
3.1.4技术环境............................26-28
3.2产业结构分析............................28-34
3.2.1行业现有竞争............................28-30
3.2.2供应商的议价能力............................30-31
3.2.3客户的议价能力............................31
3.2.4潜在进入者威胁............................31-32
3.2.5替换............................32-34
第4章内部环境分析............................34-45
4.1基本成分分析............................34-36
4.1.1公司的基本结构是............................34-35
4.1.2公司的组织结构是............................35-36
4.2内部管理和财务状况分析............................36-37
4.2.1企业内部管理分析............................36
4.2.2企业财务分析............................36-37
4.3生产管理分析............................37-43
4.3.1制造业............................37-40 [/BR/] 4.3.2人力资源管理............................40-41
4.3.3物流管理............................41-42
4.3.4市场和销售............................42-43
4.4企业整体资源分析............................43-45
第5章战略分析和选择............................45-62
5.1愿景、使命和价值观............................45-47[/比尔/] 5.2 SWOT分析............................47-57[/比尔/] 5.3基本战略选择............................57-62

结论

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