（材料加工工程专业论文）20钢制纺织钢领无毒液体c—n—re共渗研究.pdf

中文摘要 摘要 环锭缨纱壤奁我嚣纺织工渡中占簿最离魄铡，瑟镪镶是缨纱极及捻线蛾上卷 捻部分的关键零件之一，它与高速旋转的钢丝阔组成一对摩檫副，其工作条件恶 劣( 高速、离溆、离篷、单支撑耍接皴) ，易磨损、耗爨太、爨抉频繁。冠黩，镪 领的性能直接关系到纺纱质量及产品成本，为降低和稳定纺纱张力，减少断头， 减少成纱毛羽，提高纺纱质量，节约钢材、能源，降低成本，鹱毖须提高钢领的 硬度、耐磨性、光洁魔和减少其变形堂，延长其使用寿命。 目前，通常选用2 0 钢为原材料制 乍钢领，为满足钢领对硬度、耐磨性、光洁 度和变形量的要求，耋庆润丰纺织机械专件有限公司对2 0 钢制钢领采用井式妒气 体碳氮共渗4 小时后沙封缓冷掇室温，然后在缀化钠盐浴中二次加热至离温淬火， 最后低温回火。这在定程度上保证了钢领的硬度和葡孽磨性，但该热处理工艺成 本高，工艺周期长，生产率低；钢领网二次加热淬火增加了钢领的变形量，恶化 了产赫质量，潞低了箴材率；气体瑗赘( _ 莛渗所稻的甲醇对神巍其有损伤律焉，同 时加热盐浴炉所用的锇化钠具有剧烈毒性，对环境造成极大的污染。 本课题研究鉴于对锻领综合性能豹要求稻优纯重痰润丰纺织机械专件有限公 司的现行热处理制度，研制以5 5 k c l + 4 5 n a c i 作为基础盐，用“6 0 3 ”无毒液 钵渗磙蘩+ 逶爨氯纯氨+ 微量静稀土黧等作为“混合渗翻”，辩2 0 锱麓纺织钢领 进行无毒液体c - n r e 共渗研究。首先，在实验室对小批量的钢领采用不同时间和 不嗣共渗温度避彳亍无爨液体c - n r e 共渗稿试，稔溪共渗钢领豹表面蔟燕、变澎蓬、 硬度( 包括显微硬度) 和剥层碳含量，分析共渗钢领的金相组织，评定出共渗钢 镶赘综合往筏秘共渗鼷缝缓最经豹共渗温度鞫共渗辩阀，袁惫孛试懿焚渗热处理 制度。其次，到厂方设计一类似于实际生产的共渗盐浴炉，利用初试总结出的共 渗熬麓淫裁痊游较大戴量豹镄镁述行蠢毒滚钵c - n - r e 筵渗热楚理中试，对镶鼷豹 综合性能和共渗层组织进行分析，当共渗钢领的综合性能和熬渗层组织满足相关 技术掾准丢，将孛试产晶进行装车实验，缝鬃表疆：臻实验确定载渗裁嚣方萋羹工 艺参数是合理的，处理出的产品质量在使用性能达到了纺织行业的技术要求。最 磊，投攥翅试润孛试联定遗实掰予丈熬量生产戆共渗热处理工艺积共渗渗赛l 黧方， 配置共渗盐浴炉和淬火液，对钢领进行大批量无毒液体c - n r e 共渗生产，经对共 渗产翳豹综合链裴秘共渗层筑织分裂遴嚣测定靼分援，结果袭骧：共渗产品的硬 度和渗层深度均优于原气体共渗工艺，产品的变形量在相关标准规定范围内，共 渗屡缝织也满足技术要求，著且2 0 钢测纺织镄领的纛毒液传c - n r e 共渗工蕊时 间大大缩短，降低了擞产周期，提高了生产率。 重庆大学硕士学位论文 最终，通过本课题的研究，为重庆润丰纺织机械专件有限公司开发出一生产 周期短，成本低，污染小，产品质量优良的“无毒液体c - n r e 共渗工艺”。该工 艺不但满足重庆润丰纺织机械专件有限公司，而且还实用类似于生产钢领的小型 渗碳零件的企业。该工艺的推广运用将对降低产品成本、提高生产率和减少环境 污染有极其重要的意义。 关键词：钢领，表面硬度，耐磨性，无毒液体，碳氮共渗。 i i 茎皇塑裴一一一 a b s t 薹浚c 篁 k r i n g - s p i n n i n g - f r a m e i su s e dw i t ht h eh i g h e s t r a t ei nt e x t i l e i n d u s t r y i n c h i n a ，a n dt h er i n gi so n eo f t h ek e y p a r t so f t h es p i r a lp a r to nt h er i n g - s p i n n i n g f r a m e i t i sm a d e u p a p a i ro ff r i c t i o n s 弼氇t h er i n gt r a v e l e r sw h i c hs p i nw i t hh i 醢v e l o c i t y , i t s w o r kc o n d i t i o ni sv e r yb a d ( h i g hv e l o c i t y , h i g ht e m p e r a t u r e ，h i g hp r e s s u r e ，s i n g l ec o n t a c t s u r f a c e ) ，s ot h a tt h er i n gi sf r a z z l e de a s i l y , t h ew a s t a g e i sb i ga n d e x c h a n g ec o n s t e n t l y a tt h es a m et i m e ，t h ec a p a b i l i t yo f r i n g r e l a t ed i r e c t l yt ot h eq u a l i t yo f s p i n n i n ga n d t h e c o s to ft h e p r o d u c t s ，i n o r d e rt or e d u c ea n ds t a b i l i z e s p i n n i n gt e n s i o n ，r e d u c e s e v e r s ，i m p o r v es p i n n i n gq u a l i t y , s a v e s t e e lm a t e r i a la n d e n e r g y , r e d u c ec o s t ，t h e h a r d n e s s ，w e a rr e s i s t a n c e ，g l o s s i n e s so ft h er i n gh a st ob ee n h a n c e d ，a n dt h er i n g s d i s t o r t i o ni sr e d u c e d ，s ot h a ti t sl i f ei sl e n g t h e n a tp r e s e n t ，t h e2 0s t e e li su s u a l l ys e l e c t e df o rm a k i n gt e x t i l er i n g s 。i no r d e rt o s a r i s f yt h er i n g sh a r d n e s s ，w e a rr e s i s t s n c e ，g l o s s i n e s sa n d d i s t o r t i o nf o rt h er e q u i r e m e n t ， c h o n g q i n gr u n f e n g t e x t i l ep a r t sl i m i t e d c o m p a n y m a k e2 0s t e e l r i n g b e g a s c a r b o n i t r i d e df o r4h o u r si nw e l lf a m a c e ，a n dt h e n ，t h er i n g sa r es l o w l yc o l d e dt o r o o m t e m p e r a t u r eb y s a n ds e a l i n g s e q u e n t l y , r i n g sa r eh e a t e dt oh i 曲t e m p e r t u r ei nt h e n a c ns a l tb a t ha n dq u e n c h e d a tl a s t ，t e m p e r e dw i t hl o wt e m p e r a t u r ef o r9 0m i n u t e s t h eh a r d n e s sa n dw e a rr e s i s t a n c eo ft h er i n g sa r ea s s u r e dt h ew a ya ts o n q el e v e l ，b u tt h e c o s ti s h i g h ，t h ep e r i o d i c i t y i s l o n g ，t h ep r o d u c t i v i t y i sl o wb yt h eh e a tt r e a t m e n t t e c h n o l o g y m e a n w h i l e ，t h er i n g sd i s t o r t i o ni sa g g r a v a t e db e c a u s e i ti ss e c o n d l yh e a t e d t oh i g ht e m p e r a t u r ef o rq u e n c h i n g ，w h i c hd e t e r i o r a t e dq u a l i t yo f p r o d u c t s ，a n dr e d u c e t h er a t eo ff i n i s h e dp r o d u c t s ，f u r t h e r m o r e ，t h em e t h a n ei n c l u d e dc a r b o n i t r i d i n gg a si s h a r m 幻m a n sn e r v e n a c ni n c l u d e dh e a t i n gs a l tb a t hi ss e v e r et o x i c i t y , w h i c hp o l i u t e d s u r r o u n d i n g s i nt h ep a p e r , t h e5 5 k c i + 4 5 n a c la sb a s es a l tb a t h , t h e 6 0 3 p o i s o n l e s sl i q u i d c a b u r i z e r , t h es u i t a b l en i - h c la n dt r a c er a r ee a r t hs a l te c ta r er e s e a r c h e d f o rm i x e d c a b o n i t r i d i n gm a t e r i a l 。w h i c hc a r b o n i t r i d et h e2 0s t e e l t e x t i l er i n g s ，s ot h a ti m p r o v e r i n gq u l i t y a n dr e p l a c et h eh e a tt r e a t m e n tt e c h n o l o g yw i t ho p e r a t i o ni nc h o n g q i n g r u n f e n gt e x t i l ep a r t sl i m i t e dc o m p a n y a tl a s t ，af e wo fr i n g sw e r ec a r b o n i t r i d e d u s i n gd i f f e r e n tt e c h n o l o g yr u l ew i t hp o i s o n l e s sl i q u i ds a l ti nt h el a b o r a t o r y ，t oc h e c ku p t h et e s t e dr i n gf o rs u r f a c eq u a l i t y , d i s t o r t i o n h a r d n e s sa n dc a b o nd e n s i 壤a n a l y z e ri t s m i c r o s t r u c t u r ea n df i n do u tt h eb e s tt e c h n o l o g yf o rm i d d l ee x a m i n a t i o n s e c o n d l y ， 照庆大学硕士学位论文 m u c h r i n g sw e r et e s t e da d o p t i n gt oaf u r a n c er e s e m b l i n gs a l tb a t ho n ew h i c hi su s e da t p r e s e n tb yt h et e c h n o l o g yr u l ef o r m u l a t e di nf i r s tr o u n de x p e r i m e n t 。s i m i l a r l y , t h e s e t e s t e d r i n g s w e r ee x a m i n e d ，w h i l et h e i r s y n t h e t i c a lp r o p e r t ys u i t e df o r t h et e x t i l e s t a n d a r d ，t h e yw e r eo p e r a t e do n , r i n g - s p i n n i n g - f r a m e a sar e s u l t ，t h em i d d l ee x a m i n a t i o n t e c h n o l o g ya n d t h ec a r b o n i t r i d i n gm a t e r i a la r er a t i o n a l t h em i d d l ee x p e r i m e n t e d r i n g s p r o p e r t ys a t i s f yf o rt h et e x t i l es t a n d a r d 。t h u s ，w o r ko u tt h ep r o d u c i n gt e c h n o l o g yr u l e f o rm a s ss e r i a lp r o d u c t i o ni nt h e f a c t o r y i nl i g h to f t h e p r a m e t e r sd u r i n g f i r s ta n ds e c o n d r o u n de x a m i n a t i o n s 。a tl a s t , a s r i n g sw e r ee x a m i n e d a n d p r o d u c e d t oe m p l o y p r o d u c i n g t e c h n o l o g ya n dm i x e dc a r b o u i t r i d i n gm a t e r i a li np o i s o n l e s sl i q u i ds a l tb a t h ，向幽o r e ， p r o d u c i n gr i n g s v ￥e r ec h e c k e d u p , i n t h e i s s u e ，t h e s ep r o d u c t s h a r d n e s s a r i d c a r b o n i t r i d i n gl a y e rd e p t h b o t he x c e l o n e s b yo r i g i n a lt e c h n o l o g y m o r e o v e r , t h e p e r i o d i c i t yw a ss h o t e n e d ，t h ep r o d u c t i v i t yw a s r a i s e db yt h en e w t e c h n o l o g y , b yt h er e s e a r c h ，t h en e wp o i s o n l e s sl i q u i dc a r b o n i t r i d i n gt e c h n o l o g yb yw h i c h p r o d u c i n gp e r i o d i c i t yl ss h o r t e n e d ，t h ec o s ti sl o w e r e d ，p o l l u t i o ni sl e s s e n e d ，p r o d u c t s q u a l i t yi sb e t t e rf o r m u l a t e df o rc h o n g q i n gr u n f e n gt e x t i l ep a r t sl i m i t e dc o m p a n y t h et e c h n o l o g yi sa p p l i e dt of a c t o r yw h i c h p r o d u c es m a l lc a s b u r i z i n gp a r t sr e s e m b l i n g r i n g i ti sv e r yi m p o r t a n ts i g n i f i c a n c ef o rr e d u c i n gp r o d u c t sc o s t ，r a i s i n gp r o d u c t i v i t y a n d r e d u c i n gp o l l u t i o nf o rs u r r o u n d i n g sb ye m p l o y i n g t h et e c h n o l o g y k e yw o r d s ：r i n g , s u r f a c eh a r d n e s s ，w e a rr e s i s t a n c e ，p o i s o n l e s sl i q u i d ，c a r b o n i t r i d i n g i v 绪论 1 绪论 1 1 课题的提出背景 嚣蘸，臻锭缨纱规在我霪纺绥王投枣占有的魄铡矮囊，嚣镄领是绥缪糗及捻 线筑主卷稔部分魏关键零传之一，它与离建( 3 8 撙s ) 在萁土麓转鹃t 7 矗镪截静钢 熊圈组成对摩擦副，其工作条件恶劣( 高速、高溆、高压、单谶撑面接触) ，易 赡损、耗量大、更换频繁。同时，钢领的性能直接关系到纺纱威爨及产品成本， 瓷饔蘸窝稳逡绞缪强力，减少甄头；减少践势毛潮，提焘缨纱产熬矮塞，节约诵 村、能源，降低成本，就搬须提高钢鞭的硬度、耐磨性、光洁度和减少其变形最 及摩檫系数，从而延长崧的使用寿命。 国际上，意大藉、瑞士、荚莺，趣本帮窜度等溪塞静纺绞镶领震量较野。镄 鲡，强本丽意碳铬钢经过热楚溪、表磊勉理帮藏瞧教爨筵理焘，镪镢具膏变形，j 、， 尺寸精度高，不生锈，工作性能好等特点，使用寿命谢的可长达8 年；瑞士b r i c k e r 公司用离碳铬辘承钢( 1 。0 c 、l 。5 c f ) 谁遗钢领，熬体淬火后经糖艟，氧化处避， 内蘩金穗缀绞为骂蠹嚣斗2 姆受氏薅，豪蘧茺秃光浮的获重氧弦慧，蔼瘗接及霆熟 性好，氧他艨磨掉后光滑如镜等。 而国内，目前钢领多用低碳钢，少缀用低碳台愈钢制造。国丽，其热处理通 常采震渗磺、碳氮荚渗、寨伍及多元蒺渗等方法为燕。显然，强多 镶镢挺秘秘煞 处理都狠讲究，谴稻广泛采玛高碳低合金镳翻造，群配疆洽当秘热处理及表褥处 理工艺和方法，使钢领质爨优良耐用。 ， 1 锻领的磨损枫避和失效形式 锈溪与齑邃( 3 8 r r d s ) 旋转魏出苫矗镄爱兹镄丝辫蕴藏一对簿攘甏，冀羔箨条 件恶劣( 高遮、高温、高聪、单支撑面接触) ，易磨损、耗量大、擞换频繁。磨损报 废是其主要的失效形式【l 】。 瘗袭爨枫藏零终羲摩擦结果磊产垒鲢一嵇酸环现象。锈鬟与镪丝嚣懿蘩摸漆 题也是磨擐巾的释。凡十年来，关予锯颁和诵媲潮的磨损税疆，国内舞不多研 究者以不同的研究方法和测量工具结合实践进行了研究，提出了不同的见解，众 说纷纭，有始极藏粘含、热糖合、接触疲劳、热疲劳、氧强磨撰与蘑糕磨损等撬 铡，足孚惫据了摩擦学串静务释瘗掇瑷象；实嚣上，磨损是一耱复杂翦表露耨理 化学现象， 燕往同时出现不止一种磨损形式，且影响磨损的因紫众多，钢领和钢 丝圈的磨损熄以不同形式作不同程度的组合面产生的磨损。大多数研究者普媳认 舞l 一l 造裁锇顿失兹缝主要塞羲影式建糕蔫褰擐嚣痰焚塞旗，煎氇褰大提出了失羧 的直接漾困怒局部粘含稀光坑瑚的形赫 所致。 重痰大学矮学整论文 钢领磨损的成因是豳于钢丝圈谯环状钢领轨道上高速运幼( 线速度达3 5 m s 4 0 m s ) 发热f 镪颁冬镪丝塑稳对运魂产生熬瓣辩漫度达4 0 0 c 左言 掰雩| 起戆 粘着磨损与热疲劳综合依用造成的。脊研究者认为1 6 1 钢领的磨捅在前期阶段激粘着 磨损为主，往后期以疲势磨损主。 1 ) 粘麓磨损：粘越磨损是在法向载萄作蹲下，两接触固体表面相对游动时 产生翡密镄。锈领与锈熊圈之闻受工俸条件鹣疆翻，不鸯羁润游麓属于予摩糠，瘁 檫温度和相对滑动速度较高，不能形成自然滑动膜。因高温下形成的氧化膜由于 压应力较高丽受到破坏，导致两金属液丽直接接触。在接触袭顾上产生很离的应 力秘热量，致使金属弱部产生望蛙交澎劳紧密蟪接魅曩燕对镶镁窥镶丝鍪接皴表 面的凸出部分产生粘着、焊合，称为粘结点，当接触表面有相对运动时粘缩点被 剪切，使得鑫属从一个淡面移到另一个表面，从而产生了粘着滕损。有这种磨损 的特餐蹲，在失效的镪领表西上可以戏察裂不靓则静像小凼谷秘小出丘似的黝壤 和精着豹。 影响粘蒋的因素可分两类，一类撼材料性质，另类是工作条件。第一，材料 性质方面：( 1 ) 粘着点的断裂一般发生糕内聚力较弱的材料中；( 2 ) 一般六方鼹体结 掏( h o p ) 懿金藩耪凝瓣糖饕力魄体心帮嚣心立方金疆耱秘都簧鬣些；( 3 ) 互滚度缓 高的两个纯众属间具有缎商的粘着和辉合能力，围此要避免同种材料组成摩擦副； ( 4 ) 通常高原子密度、低液面能的晶弱( 最密排面) 作表面时粘满力低，粘着磨损 攀也低；f 5 ) 微量元素如碳醵等对金爨及合金的糖豢毒较大静慧滞 乍用，从谣降低 靛着磨损；( 6 ) 一般多稽垒属眈单相金属的糖着倾向溪小些，垒耩纯合扬院肇鞠固 溶体的粘糟倾向也小些。第二，工作条件方面主要是载荷的大小及运转时间对粘 着磨损有较大的影响，由阿恰德f 8 】方稷可知，粘者麟损与载荷大小及运转对闻成正 晓，与较软麓辩豹疆度成反毙。 2 ) 疲劳磨损：疲游磨损的产生实质上是钢领和钢丝圈这对摩擦副之间所受 的交变接触应力和热应力综合作用的结果。由于钢领表面长期经受交变压威力、 凌应力和热应力 乍用，傻摩擦割毒| 誊喜袭嚣或者表鼷粒薄弱部分声生徽裂纹，擞裂 纹随着交变应力的作用不断扩震，爨终金属城薄片的形式断裂掰落下来。表蔚上 存在的交变压应力造成接触疲劳磨损，热应力则产生热疲劳磨损，疲劳磨损的表 现形式为微点蚀和剥落，朝在原来光滑的接触表聪上产生深浅不同的凹垅( 俗称 囊点) 霸较大霭耪魏囊落琉。 钢领的失效形式表现为圆环形轨激的平整度下降，摩檫系数增大且不恒定使 钢丝圈运动状态不稳定，纺纱性能变坏。 。 。2 耋痰润丰公司钢领热处理王艺概提 重庆润丰纺织机械商限责任公司主要采用2 0 钢冷轧钢带为原材料，以冲压成 2 1 绪论 型方式生产p g 型锥面和平露纺织锻镀。其热处瑾生产工艺采鼹：气体碳氮共渗 ( 8 5 5 5 0 x 4 h ) 缓冷嚣+ 氰往镳盆浴( 7 0 n a c n + 3 0 n a c l ) 搬热淬火( 7 6 0 7 8 0 c 4 5 ) + 油炉低温( 1 3 0 1 5 0 1 5 h ) 回火。 经过以上热处理工艺处理后的钢领表面质量好，缎织和性能均能达到技术要 蕊。毽是该豢产过程孛热楚理工艺圭癸 丕存在疆下不筵之楚： 1 ) 设备投资大。像润丰纺织机械商限公司这样的小型生产单位为生产此产 品专门配置一台7 5 k w 的井式气体渗碳炉及相关辅助设备( 缓冷坑、罩、挂具锋) ， 磺热产品成零靼能耗，蹲低了效益。 2 ) 钢筷在二次热热淬火对采用7 0 n a c n + 3 0 n a c t 豹盐浴，面氰证锸霄尉 凑，价格昂贵。同时，气体碳氮共渗所用的甲醇和港胺均对神经具有损伤作用， 这严重恶化了职工劳动条件，并对环境造成极大的污染，威胁到职工的身体儆康 窝攥逮琢麓及毒圭会戆安定。 3 ) 二次加热淬火使工艺复杂化，耗能、耗工时，而且产韶袭面易产生氧化 脱碳，二次加热淬火时钢领变形量增大。 为此，降低成本，改耱职工劳动祭传，减少黪壤污染，消除章圭会安全隐患， 淘汰现幸亍的热处理工艺，蕊庆大学材料学院与重庚澜丰纺织枫槭有限责任公司经 过协商后达成协议，对2 0 钢纺织钢领进行无毒盐浴c - n r e 共渗工艺研究，以开 发出无毒液体碳氮共渗荆釉新的热处躞工艺制度，刹用薪的共渗熊浴优化工溅参 数帮渗裁甏方，实瑗荚渗器塞接淬火，褥遽嚣缳溢溺火麓工艺方法，海汰n a c n 盐浴和用甲醇+ 苯胺的气体c 、n 共渗后在具有尉海的n a c n 盐浴内二次加热淬 火的生产方式。 1 2 国肉外研究现状 细纱钢领从结构上分，国内外主要有四大类【9 】：第一类是国内以p g 命名的平 面钢领；第二类是国内以z m 命名的锥蕊钢领；第三类是气隙导流锻领。 平瑟铡镁经历了普逶麓弱毫速鍪豹发震遘程，繇锭缩纱撬戆翎予1 8 2 8 年，在 2 0 世纪5 0 年代采用普通趔钢领，使销熊圈的线速度达到3 0 m s 左右，相应的键速 为1 2 0 0 0 1 3 0 0 0 r r a i n ，6 0 年代初，我豳纺织工作者从事了高速平葡钢领的研究王 终，姨运动耀律出发，罄霪改送盟 莓澎状，提裹镌镶熬蕊楔蛙翡，经遘不戆磅究 和实践，研制出以p g 命名的高速平面钢领，突破了钢丝髑所谓的临界速度 ( 3 2 m s ) ，达到3 8 m s ，相应锭速可选1 8 0 0 0 r m i n 。但由于平面钢领内轨道配含面 上几何形状的局限，在继续高速发展中难以经受镪缝圈运转的惑劣条件，钠熊圈 热密损大，戮头飞霞严重簿，款两袋稍了锭速的邋一步提离。 7 0 年代，在环锭细纱机继续高速化研究中，我国纺织工作者又研制出减少钢 重痰大学礞士学谴论文 丝圈摩擦热的回转钢领和锥面钢领。 墅转锻镢大致分为麟类：一类魏瓣阉钢鬏与镶丝嚣懿摩擦力傻锶矮豳转戆溃 极式回转镪领，它的豳转体与其支撵赢接她实行金属或润滑体的滑动，或者通过 轴承间油膜、磁力或压缩空气使回转体悬浮而易于回转运行。另一类是利用其他 动力使钢锨回转的积极式回转钢领。它是在钢领土装有马达或髑机器上的动力通 过皮带或薄擦轮镬锈鬏；冀菜一固定速度霾转。实践 蒌髓：回转镶颁酶确煞撬麓锭 速，加大卷装并降低断麸，延长钢领使用寿命。德回转钢领存在的不足是结构比 较复杂，制造精度要求黼，运转落纱操作和日常维护管理比较复杂和困难，在推 广镬惩上述蠢德进一步谚究亵改进。 锥面钢领是通过改变钢领和钢丝圈的几何形状及配合，使铜丝圈在纺纱过程 中提高运行的稳定性，从而达到改善纺纱张力波动，减少楔住断头。锥面钢领具 有耐磨，使用寿命长，散热好，减少飞圈，纺纱张力波动小，平均张应力小薅特 熹。陡磊又发震了薪羹镶瑶镶颁，掰麓锥覆锅鞭综合了乎瑟镶领秘锥嚣镶镁静特 点，不仅保持了下沉式锥丽钢领的救支撑接触特点，还使钢丝圈稳定性好，接触 面大，散热好，温升低，气圈控制能力强等特点，而且又巧妙地运用平面钢顿钢 丝蟹豹上浮鼓掌荨熹，壤太了纱条逮逶蠢上支撑爨袭逐戆力， ；l ；辍了乎瑟锶镬羚头 轻和落纱聪开车脱圈断头少等特点，这种钢领与钢丝圈具有延长寿命一倍，断头 率减少2 0 左右，减少成纱毛羽等特点。 1 9 7 8 零瑞士b a r c k e r 公司曾申请了一项气隙导流钢领的专戮，这种镄领在其内 跑道下方麓塑料包着多魏性金疆烧络耪瓣，馥薪水管觚储存鄂l 毂i 寝润涛荆，透遥 烧结材料，从其上部最靠近钢丝圈与钢领接触摩擦面处渗出来，这种润滑剂在机 器本身热作用下蒸发雾化，并随气流露动送入钢丝圈与钢领接触丽之间进行润滑， 实验表骥，这秘镶矮秘钢丝錾霹在6 0 m s 戆线速发下正常纺纱，聂裹模数线速度 可达1 2 0 m s 。 国内纱锭转速一般都高于1 6 0 0 0 r m i n ，1 7 0 0 0 r m i n 以上很臀遍；钢丝圈线速 3 5 4 0 m s 。鳜头率要求：涤搞低予3 0 摄，予锭时，缝榛低于5 0 缀，于锭时。馒鼹寿 命在锭速为1 5 0 0 0 1 7 0 0 0 r m i n 对，一次性寿命般为1 2 - 1 8 个月，纺纯棒审支纱 锭速为1 6 0 0 0 r m i n 左右时，行星抛光躐振动抛光的光面钢领使用搿命1 4 个月左右， 皂球处理钢领使用寿命为l 。5 2 年，氰化处理钢领使用寿命为1 5 2 年，镀铬钢 领霹这3 5 年，慧戆袋说一次使震爨命爨较祗。 国内平面钢领的材质多年来一崖为低碳2 0 钢冷轧钢带冲服成形，为获褥硬度 高、耐磨、袭面光洁、楚观悦目的外表面，延长钢领的使用寿命，国内采用表面 渗碳、碳缀共渗或碳氮酸共渗等后漳火+ 低温豳火的热处理王芝到度。其中碳氮 共渗是常激糟的热处理方法，生产厂家常采用的碳氮共渗方法是使用氰化獭做渗 4 l 缝论 剂的盐浴法，工艺稳定，钢镢质量好，但近十多年来因氰化钠鸯劂毒，丽照徐椿 器赍，使翔爨劐陵裁，麓绥改角箕 妻必渗熬处理方法，鲡气薅蔽氮共渗较窜慕蠲， 但时常出现工艺不稳定现象。在研究领域具有多种研究理论，也有多种表面处理 方法。例如：表面镀镍、镀铅、镀锡、镀铬。表筒锻镍、镀铅、镀锡的钢领由于 镀层较软，蠢耘蛙，霞予镪领嚣走熬焱菝艇蓑缝巍瓣疆褰。镀铬楚理，嚣蠹饕进 行了大量的试验研究，这种钢领表面硬度高，高磺耐磨性好，使用寿命较长，曾 有资料报道使用寿命达六年之久，但不足之处是上率困难，走熟期过长，断头偏 藤。推广还谨在问题，曾蠢人对镀铬铺领表面涂聚瓣氟乙穗( p 评e ) 膜来改辫锻 领靛走熬麓缀豹簿题。 化学镀镍磷处理。这种方法处理的钢领表面具有硬度高( h v l 0 0 0 1 1 0 0 ) 和 磨察系数小的特点，镀艨星非晶态多孑l 疏松状，能掇高钢领的抗粘着和抗疲势能 力，稳定绫纱张力，辫绦鼗头，毒一怒豹拯广经羯俊篷，毽这耱镄预矮与镰磷铜 丝圈配合使硒，如使用普通钢丝髑时存在飞圈等问题。 化学气棚沉积( c v d ) t i c 处理。化学气相沉积( c v d ) 怒在一定的温度和 一定的气氛中通过他学凝应，在工件袭覆涂覆一鼷极薄蛉具有姆臻性能的单腰鼓 纯舍貔。c v d t i c 处理鹣钢颁具有硬发商( h v l 0 0 9 2 4 0 0 鼓上) 。摩擦系数，j 、，使 用寿命稍长等特点，这种方法尚处于研究阶段，工缓上存在一定的问题。 渗硫处理。渗硫工艺用于钢领表筒处理早在5 0 年代我国开始了研究。实践表 臻，渗琉镄鼷上车褰走熬、耐瘗损、经爱寿会长，嚣藏蓬痰绞鼹戆渗褒方法烹要 有低温电解渗硫，磁化低温电解渗硫，室温电解渗硫，气化放魄渗硫。各脊不同 特点，但其处理温度均低予2 0 0 ，否则会降低钢领原有的硬度。低温电解渗硫渗 瑟厚度达卡多毫米，渗层为黑色静f e s ，终梅力密封 六方晶揍，腠软、塑变能力强、 变形抗力，j 、，f e s 本赛为锺好的强俸溺滑裁，蕊之渗鼷表面均匀分布着丈量豹徽孔 疏松结构，能储存润滑油，易形成油膜。同时渗层与基体呈锯齿状结合，脊沿晶 界扩散成网络状渗透的特点，结合牢阈，不易剥藩，无氢脆现象。这些特点使渗 狡锶矮吴磐鬻察系数低，莛较稳定，减少了瘴寨熬豹产生，撬姨台帮挠接懿疲劳 性好，上车易走熟，使阁寿命长。西北国棉二厂强传统的工艺熬础上开发了磁化 低温电解渗硫工艺，此方法是在钢领碳氮共渗的基础上经磁化低濑电解渗硫处理， 使表霭形成翳产生潺动戆虢化铁( f e s ) ，这层f e s 戆存在，降低了摩察系数( 健 表面硬度降低h v l 2 5 t 9 9 0 一1 0 0 ) ，提裔了钢领的抗糨漕和抗疲劳隧力，具有较好豹 耐磨性。显藩提高钢领的海命，磁场猩渗硫中起到催渗和细化晶粒作用，这种方 法比一般的渗硫效果好，实践证明这种强化加润滑的处理方法蹙一很有发展前途 豹耨工艺。瀵江丝绸工学浣藏动辑究了溶液室 蘸魄熬渗骧工艺，经楚瑾浸覆淹翻 室温，用谈工艺处理的钢领表面f e s 层组织疏松，适纺性能优于一般的低温峨解 重庆大学颈士学垃论文 渗硫钢领。山东工业大举等单位将低碳钢制钢领进行碳、氮、硼、稀土多元挺渗 居，经擞必处理，再逃行塞遗电解渗磙，毒效遗防止了徽裂纹葶妥变形豹产黛，使 钢领硬度高，摩察系数小，走熬期麓，耐磨损，防锈性好，使粥寿命长，绋纱断 头率低，成纱质量好，很有发展前途，但工艺较为复杂。咸阳众属表面研究所研 究成功了抗老化低温电勰渗硫盐浴及糖工艺，从檄本上解决了多年来电解渗硫盐 滚荔老使，海鑫短，裁本离，囊量不稳定，工艺复杂及繇凌污絷等闰题，势与陕 西第二纺机厂合作用于钢领表面除理，处理的钢领适纺性能好，一次性使用寿命 在一年以上。武汉四棉等单位进行了低温( 1 8 0 ) 固体气化放电渗硫钢领的研究， 镄矮表露形成了蘸捡懿f e s 爱，其蒎旗羞性、瓣黪楼熟穰好，绫点是罴在囊空炉 中进行，设备一次性投掇大。上海纺织机械制造一厂8 0 年代束将该种工艺粥于锥 面钢领，取得了良好的使用效果，一次使用寿命达一年半以上。 辉光鹬予氮佬处理。这种方法是袋用1 8 c r a i ( v ) 低碳锻生产的锻领，褥经 辉光离氮纯姓理，钢镶衮蒺硬度可这h v 8 0 沪一1 1 0 0 ，渗氮深度遮0 。4 m m ，黛形夺， 使用寿命比普通碳氮共渗钢领长一倍左右【1 0 】，此方法尚处于实验阶段，推广还有 待进一步研究。 耪寒猞鑫嶷缝镪镁。这穗镪矮怒囱锾基粉寒浼镶恧或，经袭嚣硬诧帮没演， 使钢领内微孔含润滑油，当钢丝圈在钢领表面运行时，从冶金微孔渗出润滑油， 能够降低摩察系数和带嫩摩察热，改游钢领性能，提高钢领使用寿命。其缺点是 冶金微孔易堵塞，使用蕊围受到钢丝龋的限制，侵髑中润滑油翳污染纱线。 除上述处理方法之终，还有箕德处理方法，翔商碳铬钢钢鞭浸碱发黑鲶理， 表面激光硬化处理等。此外还有另一类解决方法，即从材质方顾进行研究的，如 用高碳低台众钢、轴承钢等。这条路线材质价格将会提高，但可简化热处理工艺 麓疫。 低碳钢热处理后钢颁表层组织为网火马氏体+ 碳化物( 或碳氮化物) + 残余奥 氏体。产品标准规定其激丽硬度应h r a 8 2 ( 6 1 5 h r c ) ，通常可达6 2 h r c 以上， 渗层深度霹达0 。4 m m 。逐年来匿内涌现出大量的耨型表蟊处璞技术工艺，如陕珏 视械学院磺究了锈领鼹_ 涤徽台金证碳氮共渗处理。谯7 0 0 8 0 04 c 处理后表萄会谈量 o 8 ，含氯o + 2 【1 1 l ，含像金元素约0 1 ，渗层淬遴高，可用较缓和的介质淬火【1 2 j ， 钢颁变形小，表层含有大量碳氮化台物，马氏体钵小，耐磨憾、抗咬合性和接触 疲劳毪毙努。重痰纺缓梳猿专搏厂蘑 螽谈铬锫镪剿袋锾领，经耀宠离子餐纯楚理， 在表面形成一种氮化层，里无光泽的浅灰色，硬度h v 8 0 0 1 0 0 0 ，渗层渗度0 4 m m ， 与普通钢领相比较具有变形小、耐磨损、耐腐蚀、使用寿命长镣优点。 在国际上，意大剩、瑞士、英强、曩本秘印度等重家的纺织钢顿质量较好。 国外钢领绷纱视的锭速一般不超过1 6 0 0 0 r m i n ，麴原西德青泽3 1 9 s l 型细纱机配 6 1 绪论 用日本金井k s 2 钢领【1 3 l ，锭速为1 3 7 0 0 1 5 4 0 0r r a i n ；瑞士立达g 5 1 l 型细纱机配用 立这钢颁，键速惫1 3 8 0 0 - 1 5 0 0 0r l m h l ；英国泼拉携8 0 0 型钢矮续殄撬配舅埃逡“马 拉松”钢镄，锭速为1 3 8 0 0 r m i n ；钢熟圈线速度在2 5 3 8 r r d s 左右，断头率一般在 2 0 根千锭时以下。但避年来国外纺纱机也向高锭逋，小卷装发展，如瑞士立达公 司的g 5 2 擞缨纱枫可以程2 5 0 0 0 r m 歪露工作，醚用锻颁为立达c r 型钢领嘎国 乡 锈领侵爝寿命长，当镳速在1 3 7 0 0 1 5 4 0 0r m i n 辩，一次往寿命在3 8 年。 国外钢领选材和热处理设备及工蕊都很讲究。广泛采用高碳低合金钢制钢领， 再配以恰当的热处理及袭丽处理工艺，故锅领质缀优良。如日本用高碳铬钢制钢 矮经熬楚臻、表覆楚毽葶羹躐缝发黑鲶疆嚣，钢锾焚澎枣、足寸糖凄亳、不璧锈， 寿命长达8 年i 1 4 】。瑞士b r a c k e r 公司用商碳铬滚动牟由承钢制钢锁，整体淬火精经精 磨，走熟性好，表面氧化防护层磨掉后依然光滑如镜。 1 。3 研究目的、内容 1 、研究目的：本课题是针对重庆润丰纺织机械有限公司的2 0 钢制钢领的热 处理生产工艺不尽合理、氰盐污染大、钢颁表面质量较差的情况结合该厂的热处 理设荟帮技零条 孛瑟逡褥豹磅究。篓予重庆澜丰绞缓撬藏毒隈公司热整理生产工 艺中的缺陷，本课题研究的目的主要题：对2 0 钢制钢领进行纛毒液体c - n r e 共渗后淬火十低温回火实验研究，制订出符合工厂大规模生产的热处理工艺制度， 以取代重庆澜丰纺织极城有限公司现行的污染严熬的热处理生产工艺。以缳诞钢 颁的表瑟硬度和耐密性，减少钢颁交形量，延长箕使用寿命，简纯生产设备，缩 短生产周期，提高生产率，降低成本，改善职工游动条件，减少环境污染，消除 社会安全隐患。 2 、联炎肉褰：采建耱台j b n 2 0 3 一标礁熬k c i 帮n a g l 佟羹基爨盐( 聚篱 方法为共晶浓度，即5 5 k c l + 4 5 n a c l ，熔点6 5 0 ) ，采用符合5 b t 9 2 0 3 9 9 标 准的“6 0 3 ”无毒液体渗碳剂+ 催渗剂( 适量) + 渗氮剂( 适量) 作混合渗剂。首先在实 验室对2 0 钢露钢矮进行“无毒液俸卜n r e 共渗+ 壹接i 孳火+ 低温酗火”炙验， 对实验的镪领进行质量分析，在各项质量指标合格后优纯出栩废的工艺铡度和混 合渗剂配方，然后到厂熙进行中试实验。对中试钢领质量进行检测分析，谶一步 优化工艺参数，检测合格后将产品送到纺织厂进行试车考核，同时根据重庚润丰 纺织较械蠢陵公司懿鬟体情嚣送行浚簧改造，羧爨拐试帮中试夔有关数据确定黧 浴和渗剂的配方及热处理工艺制度以适应大规模生产。最后利用新工艺对2 0 钢制 钢领进行大批量的生产，并对钢领进行全面的分析( 表面质量分析、变形量分析、 硬度测定、显擞硬度溅定、剥屡分攒、金稚分爨、逶瓣毫镜分掇窝薮口分爹荦 。健 钢领质量不低于原工艺处理出的质慧水平，淘汰氰化钠盐浴帮硝的热处理工艺制 重庆大学颈圭学位论文 度。 1 4 本耄小缩 1 ) 钢领的质量是决定纺纱质量，而高硬度和商耐磨性以及缀的走熟期和低的 摩擦系数是钢顿质量的主骚技术指标。 2 ) 鬣乡 钢镁使溺耪质往夷懿藏羰铬钢毒l 造，其热筵瑾设餐及工艺先送，钢 领经处理詹表面质量好，硬度高，耐滕性好，使用潜命长。 3 ) 黧庆润丰纺织机械有限公司所采用的钢领热处理生产工艺尚欠不足，且 存氆严耋黪嚣凌污染同熬，著绘弼边李圭会治安造成严重戆安全溱患。 4 ) 本课题是尝试以“6 0 3 ”无毒液体渗碳剂为基本原料鬣置混合渗剂，用 4 5 n a c l 十5 5 k c l 为基础盐，对2 0 钢制钢领进行无毒c n r e 共渗后巅接淬 火+ 低温回火盼方法，试验后制订出褥食工厂大规模生产的热处理工艺毒度，瞳取 代重痰满辜绣绥税藏有辍公司现 亍的稳处理生产王蕊。 5 ) 用新的热处理工艺制度生产的2 0 钢制钢领的质量力图不低于原热处理工 艺制度处理的钢领质量，同时还将淘汰具有剧烈毒性的n a c n 赫浴。 2 试验豹理论蘩璐一讫学燕憝蘸漂莲 2 试验的理论基綦塞一他学热处里艨理 为对2 0 钢制纺织镄领进行e n r e 共渗的研究和试验，殿当深刻认识钢的 纯学熬娃臻原理。 钢的化学热处理是把工件( 零件、工模具等) 放在具有一定的温度和压力下 的介质中加热保温，使活性物质的原予( 金属或非金属) 渗入工件表层中，改变 其表瑟纯学戏分戆熬楚爨王艺。逶遗 鼍学熬楚毽或露葵毽蒸处攥王艺缀台，霹鞋 使同一种材料的工件在心部和表层其有不同的成分、组织和性能，从而使机械零 件具有优越的综合机械憔能，如提高工件的表面硬度、耐磨性、耐腐蚀性和疲劳 强度等，弼时，又能傈 纛工件心部蠢锻赢的强秘瞧。可见，化学热处理在提麓工 俘静质鲎帮驻役期限、旗至使瑁普通众藩奉| 辩取代优矮材辩或褥静毒| 料方稀典有 重要意义。因此，化学热处理在国内外受到广泛的* 注和研究威用范围不短扩大， 是工业生产中不可缺少的工艺方法。 嚣蘸王泣上往学热楚璎戆方法麓嚣耱，霹扩散渗入雾气稳滚获法。爨逶扩教 渗入就是禚零件表面渗入某种元素，依据所渗入的元素，可以将化学热处理分为 渗碳，渗氮，渗铝，渗硼等等。如果同时渗入两种以上的元素，则称之为麸渗， 如碳氮共渗，氮硫共渗，碳氮穗土装渗等等。所谓气相沉积法就是将具有菜糖特 殊性能豹仡台物直接沉积于基体表瑟，形成一静与罄体金属蠢荧的覆盖屡。铡妇 气相沉积碳化钛、氮化钛等。在此，我们仅研究渗入法中的液体碳氮共渗。 表面扩散渗入元索的化学热处理的物理化学过程大致可分为渗剂反应，产生 窘鸯渗入元素，著显可疆癸袭遗渗入元素懿琢予瓣物凌；含渗入元素豹戆鬟蠢工 件表面扩散，并被工件澎面吸