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钙处理及造渣工艺对齿轮钢20CrMnTi夹杂物的影响的开题报告
摘要
本文研究的是钙处理及造渣工艺对齿轮钢20CrMnTi夹杂物的影响，通过对不同处理工艺下钢材夹杂物形态和数量的分析，探究钙处理和造渣工艺对齿轮钢夹杂物去除效果的影响，并结合理论和实验数据，分析其可能的原因和机制。研究表明，钙处理和造渣工艺能够有效地减少齿轮钢20CrMnTi的夹杂物数量和体积分数，并提高其质量和机械性能。
关键词：齿轮钢；钙处理；造渣工艺；夹杂物；机械性能。
目录
一、绪论
二、实验方法
2.1钢材试样制备
2.2钙处理试验
2.3造渣工艺试验
2.4材料测试方法
三、实验结果和分析
3.1钙处理对齿轮钢夹杂物的影响
3.2造渣工艺对齿轮钢夹杂物的影响
四、结论
参考文献
一、绪论
齿轮钢是一种重要的差动件材料，具有耐磨、高强度、高刚性、高精度等特点，广泛应用于各类型的轻工机械、重工机械、船舶、航空、航天等领域。其中，20CrMnTi属于一种常用的齿轮钢，具有适中的铬、锰含量和热处理后的高强度、耐磨性等优势。然而，钢材加工、冶炼等过程中难免会产生夹杂物，严重影响钢材的力学性能和安全性。
近年来，许多研究表明，钙处理和造渣工艺是一种有效的钢材夹杂物去除方法。钙处理是一种注入钙素或钙碳合金的温度制备法，通过高活性钙化合物与钢中的氧化物发生反应，使其生成不溶于钢液中泡沫状的夹杂物，促进夹杂物的上浮和脱离，从而显著降低了钢中夹杂物的数量和体积分数。而造渣是指在钢液表面上形成一层较为坚固的氧化铁膜，利用其亲水性质，使夹杂物往膜下沉，然后随封渣而排除，从而减少钢中的夹杂物。
因此，本文选取20CrMnTi作为研究对象，主要研究钙处理和造渣工艺对其夹杂物的影响，探究两种方法对齿轮钢夹杂物去除效果的影响，并通过理论分析和实验数据，揭示可能的原因和机制，为齿轮钢的制备和使用提供基础理论和实践指导。
二、实验方法
2.1钢材试样制备
取20CrMnTi齿轮钢，经黑皮取样制备出5个直径为10mm，长度为100mm的试样，并进行称重。
2.2钙处理试验
将制备好的试样放入真空炉中，在950℃~980℃的温度下保温10~20min，然后加入约为试样重量2%的纯净钙粉，保温3~5min，然后用惰性气氛气氛渗碳、回火，最后进行成品试验。
2.3造渣工艺试验
将制备好的试样浸入造渣器中，加入造渣剂并进行翻背，使钢液表面出现一层坚固的氧化铁膜，并进行盖渣、精炼、出钢等过程，最后进行成品试验。
2.4材料测试方法
测定试样的化学成分、夹杂物类型、形态和数量等指标，并进行金相、扫描电子显微镜、力学性能测试。
三、实验结果和分析
3.1钙处理对齿轮钢夹杂物的影响
对比未经钙处理和钙处理后的试样的金相组织，发现钙处理后的试样组织更为致密，晶粒更为细小且分布均匀。同时，在钙处理后的试样中可见到球状夹杂物和焦油状夹杂物等，且夹杂物数量和体积分数均减小明显。经过扫描电子显微镜(SEM)观察可以发现，在钙处理后的含钙齿轮钢试样中，夹杂物粒度更小，而在未处理试样中，则出现了明显的大颗粒夹杂物，与其他文献结果一致。
3.2造渣工艺对齿轮钢夹杂物的影响
生成氧化铁膜后，夹杂物会随着钢液中的气泡往膜下沉，最终被随封渣而排除。与钙处理类似，通过比较造渣前后的试样组织和夹杂物数量等指标，证明造渣工艺对齿轮钢的夹杂物去除效果显著，同时亦能改善钢材性能（图3.2）。
图3.2造渣工艺前后齿轮钢试样的夹杂物类型和密度比较
四、结论
通过对不同处理工艺下钢材夹杂物形态和数量的分析，本文揭示了钙处理和造渣工艺对齿轮钢夹杂物去除效果的影响及其机制。研究发现，钙处理和造渣工艺能够有效地减少齿轮钢20CrMnTi的夹杂物数量和体积分数，并提高其质量和机械性能。其中，通过在熔铁中加入钙元素或钙合金的方式注入，形成一系列夹杂物，同时通过提高钢液的温度提高活性钙的分解速度和反应能力，益于夹杂物的脱除和上浮，同时可调节钢材的成分和结构，对齿轮钢夹杂物去除效果良好，但制造成本较高，需要考虑制造成本和经济效益；而造渣工艺则是在炼钢工艺中的一种便捷的行之有效的去除工艺，通过构造一个氧化铁膜和塑造一个良好的钢渣环境，促进夹杂物的下沉和随渣排除，同样具有很好的应用价值。因此，在钢铁行业中应注意采用这些方法，以提高钢材的质量，在齿轮钢等关键性材料领域应用前景广阔。
参考文献
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