简介：随着工业对高性能低碳钢要求不断提高,传统渗碳工艺常受到工件表面粗糙度大、晶粒尺寸不均等问题的影响,导致渗碳层厚度和硬度分布不均匀,限制了20CrMnTi等材料在关键工程中的应用.为此,旨在探讨滚压预处理对20CrMnTi渗碳行为的影响,重点分析滚压预处理如何改善材料表面质量、细化晶粒、增多晶界,从而加速碳原子吸附和扩散,提高渗碳效率及层深,并最终改善渗碳层的硬度和均匀性.通过调控滚压下压量和刀具进给速度获得不同预处理条件的样品.样品经过正火、固体渗碳、淬火和回火等热处理工艺,同时利用光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)以及显微维氏硬度测试对材料表面、断面和渗碳层的微观组织、晶粒尺寸、晶界分布、碳浓度及硬度进行系统表征.此外,基于实验数据,还建立了碳原子吸附和扩散的动力学模型,分别从吸附等温线和多通道扩散两个方面定量描述滚压预处理对渗碳行为的影响,其模型结果与实验现象基本吻合.研究结果表明,滚压预处理显著改善了试样的表面平整度和表层材料的均匀性,并通过细化晶粒和增加晶界密度,有效提高了材料的整体有效扩散系数,从而使碳原子能够以更高速率均匀扩散,促使渗碳层硬度和深度均有明显提高.该研究不仅深化了对滚压预处理机制的认识,而且为低碳钢渗碳工艺优化提供了科学的理论支持和实践依据,对拓展高性能工程结构材料的应用具有重要意义.展开
