氮化钒工艺技术及工艺设备关键技术研究硕士论文.pdf

国防科学技术大学
硕士学位论文
氮化钒工艺技术及工艺设备关键技术研究
姓名:刘秋生
申请学位级别:硕士
专业:机械工程
指导教师:陶俊勇;程远贵
20081201
摘要芯苛说;肮ひ丈璞傅墓丶际酢I杓屏说;吧战峁ひ盏氖奔洹露关系曲线和时间一气氛关系曲线,通过对烧结设备低温段、升温段和恒温段介质元素。因为钒和氮的结合比钒和碳的结合更加稳固、更加均匀,从而加强了钒的晶粒细化和沉淀强化作用,故钒的存在不再是钢中力图去除的有害元素,而是希望增加的有益元素。钢中直接加入钒和氮的最可靠方法是添加氮化钒。制备氮化钒的关键技术包括:氮化钒的工艺技术和工艺设备关键技术。氮化钒的工艺技术包含氮化钒的工艺温度技术、工艺气氛技术和工艺配方技术,它对提高氮化钒产品的氮质量百分比和钒质量百分比至关重要,而工艺设备关键技术是实现氮化钒工艺过程的重要保障。因此,本文针对氮化钒的工艺技术和工艺设备关键技术展开了研究工作。主要工作和研究内容如下:萌攘ρХ椒ㄑ芯苛顺Q固跫挛逖趸坝胩挤刍乖傻;暗姆从理。重点分析了各级碳化还原反应的开始温度与体系内一氧化碳气体分压的关系,研究了体系内氧气气体分压对碳化还原反应的影响,以及体系内氮气气分压对氮化反应截止温度的影响,体系内氧气气体分压对氮化产物氧化反应截止温度的影响。芯苛顺Q固跫挛逖趸坝胩挤凵战岱从痰亩ρ侍狻>咛宸析了各级反应温度与反应速率的关系,为解决五氧化二钒碳热还原氮化钒工艺中的氮质量百分比和钒质量百分比偏低的问题提供了理论依据。攵耘涮枷凳⑻砑蛹潦俊⒌;奔涞热鲆蜃樱U沽擞跋於圆返质量百分比、钒质量百分比的正交试验,通过正交试验统计和方差分析的方法,实现了氮化钒工艺配方和氮化时间的优化。分析,以及热力学计算,设计了相应的温度场下,满足工艺条件的烧结设备内衬。总之,论文针对氮化钒工艺技术及工艺设备关键技术开展了氮化钒的工艺温度技术、工艺气氛技术、工艺配方技术及工艺设备内衬技术的研究,解决了常压条件下五氧化二钒碳热还原氮化钒工艺的氮质量百分比和钒质量百分比偏低和工艺设备的内衬腐蚀问题,试验证明常压条件下五氧化二钒碳热还原氮化钒工艺技术在工程上是合理可行的。关键词:五氧化二钒;氮化钒;制备;热力学;动力学;正交试验;析;钒以其超强的晶粒细化和沉淀强化作用,已经成为高强度钢的首先合金添加方差分国防科学技术大学研究生院工程硕士学位论文第
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表目录各种强化机制对强度贡献的估算值,表各国非调质钢钢种及化学成分⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..表配碳系数与碳、氮、氧、钒含量的关系⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯表不同一氧化碳气体分压和氮气分压对应的一级还原反应开始温度⋯⋯⋯表不同一氧化碳分压和氮气分压对应的三级还原反应开始温度⋯⋯⋯⋯⋯表还原反应段的反应活化能和频率因子系数⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯表正交试验方案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.各反应区排气口凝结物光谱分析化学成分表⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯表表钒氮微合金化钢筋性能统计表⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯狽和狥⒑辖鸹ひ站弥副甓员缺怼⒈闔型钢性能统计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.郑甑牡;叭远匝椴贩治鼋峁柿堪俜质海ァ表氮化炉试验产品失重率、碳、氮、氧和钒质量百分数结果⋯⋯⋯⋯⋯⋯表几种钒化学物的晶体结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯表不同一氧化碳气体分压和氮气分压对应的二级还原反应开始温度⋯⋯⋯表不同氧气分压下一级还原产物对应的开始氧化截止温度⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯表用迫刂刮露扔氲F盅沟墓叵怠线性回归变换数据⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯表牌号和化学成分⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.表正交试验,氮的质量百分数结果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯表正交试验,氮的质量百分数统计表⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯表方差分析表⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯表正交试验,钒的质量百分数结果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.表正交试验,钒质量百分数统计表⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯表方差分析表⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。第Ⅳ页国防科学技术大学研究生院丁程硕十学位论文
图目录微合金化碳化物和氮化物的熔解度⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯不同氮含量时,钢中析出形貌图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.钒和高氮对/1涔讨邢富啾咝翁靥寰Я3叽缬跋焱肌含钒钢的沉淀强化增量随氮含量的变化图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.含钒钢的沉淀强化增量随碳含量的变化图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.狾体系相图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯