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1.1试验材料本文研究的材料为14Cr1MoR+S32154爆炸复合板,规格为(3+75)mm,2种材料的化学成分和力学性能见表1和表2。
1.2试验方案制定不同热处理工艺,对14Cr1MoR+S32154试板进行热处理试验,并检验理化性能和显微组织,试验方案见表3。
2试验结果及分析
2.1试验结果理化性能检测结果见表4.
2.2结果分析
2.2.1理化性能1)爆炸复合板依靠炸药爆轰产生的冲击力完成基覆板的冶金接合,完成爆炸焊接的同时,复合板也产生了冲击硬化和内应力,表4中6号试样为爆炸复合态的力学性能,与原始基板相比,其力学性能表现为强度高,屈强比高,断后伸长率低。2)1、2号试样经历了相变温度以上的高温热处理,基板性能与原始状态相比有较大差别,强度降低,冲击吸收功减少,断后伸长率增加。1号试样经历了高温正火+720℃回火热处理,基层获得较好的强度和塑韧度配合,综合力学性能较好;2号试样的热处理为800℃退火,与1号试样相比,强度和塑性差别不大,但冲击韧度大幅度降低,对覆层弯曲和晶间腐蚀检验均不合格。800℃下长时间停留对覆层S31254产生了不利影响,析出了脆性相。3)3、4、5号试样的热处理为相变温度以下的低温热处理,旨在消除爆炸冲击硬化,恢复性能,尽量减少对覆层S31254析出相的影响。从表4试验结果可以看出,低温退火可以消除爆炸加工硬化现象,随着加热温度的升高,基层14Cr1MoR强度逐渐降低,塑性变好,冲击吸收功无明显变化。同时覆层的外弯试验和晶间腐蚀试验结果均合格,可见低温热处理未对覆层产生明显不利影响。
2.2.2显微组织分析1)基覆材的原始状态显微组织如图1所示,基层为贝氏体组织,覆层组织为孪晶奥氏体+少量碳化物。2)1号试样经正火+回火后复合板基覆层的显微组织如图2所示,热处理后基层组织为铁素体+贝氏体,覆层组织为等奥氏体+碳化物,由于加热温度低,奥氏体为等轴晶粒[4];2号试样800℃退火后的金相组织如图3所示,热处理后基层组织为铁素体+珠光体+贝氏体,覆层组织为孪晶奥氏体+碳化物。与2号试样相比,1号试样基层组织更为均匀,更接近原始组织,故力学性能较好,但由于加热温度高,覆层组织与原始状态相比变化较大。与原始状态相比,2号试样覆层晶界和晶内产生了大量析出物,导致力学性能恶化和耐蚀性降低。3)由于3、4、5号试样的热处理为相变温度以下的退火处理,基层未发生相变,因此主要对覆层组织进行观察分析。金相照片(见图4)显示,3号和4号试样的金相组织与原始状态最为接近,为孪晶奥氏体+少量碳化物,5号试样在晶内和晶界析出相明显增多。
3结语
1.1化学热处理薄层渗透技术化学热处理薄层渗透技术能够提高材料的韧性和性能,提高效率,还会减少能源浪费。薄层渗透技术不需要渗透到金属材料深处就可以改变金属表面的性能,降低了环境污染,减少了生产成本。化学热处理不需要过分渗透,薄层渗透技术就是总结了传统热处理存在的问题后应运而生的。
1.2激光热处理技术激光热处理技术主要是利用激光对金属材料进行热处理。由于激光穿透力强,因此可以实现其他热处理方式达不到的效果,使金属材料表面硬度增强,性能提高。使用电脑控制激光热处理技术,可以大大提高效率,实现热处理自动化。
1.3真空热处理技术真空热处理技术利用真空作为金属材料热处理的环境,可以缩短时间,提高效率,减少有毒气体的排放,有明显的节能效果和环保效果。目前,在一些发达国家,真空热处理技术还在不断研究和更新,力求在无氧环境的基础上填充惰性气体作为热处理环境,使热处理效率更高。
1.4超硬涂层技术超硬涂层技术可以提高材料表面硬度,使其更加耐用,提高性能,是目前应用范围较为广泛的热处理技术之一。随着现代金属材料加工技术的不断发展,超硬涂层技术采用电脑进行实时监控,方便该技术更好地应用。
1.5振动时效处理技术振动时效处理技术依靠振动原理稳定金属材料性能,可以有效防止金属材料变形。振动时效处理技术采用计算机设备进行监控,既可以减少生产时间,提高效率,还能够降低成本,节能减耗,克服了传统热处理技术的不足。
2金属材料热处理工艺与技术展望
随着金属材料热处理工艺与技术的不断发展,诞生了许多热处理技术。其中,可控气氛热处理就是较为成熟的热处理技术之一。可控气氛,顾名思义,就是一种可以控制和保护的气氛,是一种保护金属材料的气体介质。可控气氛可以有效保护金属材料的表面性能,使热处理过程更为完善。对于钢制工件而言,可控气氛热处理极为适合,可以给钢材料提供更为妥善的保护。这是因为钢在热处理高温中很容易被氧化,表面破坏较为严重,但可控气氛热处理却能够避免钢被氧化。对于其他金属材料而言,可控气氛热处理同样适用,在尺寸上可以调控,使操作更加灵活。目前,可控气氛热处理的应用较为广泛,但依然有很大的局限性。因此,未来的金属材料热处理工艺和技术需更加普及,才会有更广泛的发展空间。
3结束语
关键词:混凝土施工减水剂
一、使用外加剂提高有关效益
混凝土中掺加有关外加剂,如高效减水剂和早强剂,可使混凝土的7天强度提高1倍以上,降低泌水率,提高减水率,并在标养28天后抗压强度比可达到150%以上,这样在配制高强或超高强度混凝土就易于实现。在混凝土掺加有关外加剂提高强度同时,改善了其和易性和泌水性,调节含气量,提高耐腐蚀性,减弱碱-集料反应,提高钢筋抗锈能力,提高粘结力,这不但扩大了混凝土的使用范围,并节省了建筑材料,节约水泥或替代特种水泥。而在混凝土中掺加缓凝型减水剂,可调节凝结时间、改善可泵送性,延缓了砼凝结时间和硬化时间,可满足不同工程,特别是大体积混凝土工程的施工及质量要求。在混凝土中选用外加剂时,要同时考虑水泥的品种和其他成分的特性,并根据目的不同选择不同类型减水剂,选用时既要考虑经济性,又要注意减水剂的质量稳定性。如遇到水泥和外加剂不适应的问题,必须通过试验排除有关因素,选择适当的减水剂类型,分析水泥有关质量问题,确定合适掺量,砼配合比影响等。在几种外加剂复合使用时,需注意品种之间的相容性及对砼性能的影响,使用前应进行试验,如聚羧酸系高性能减水剂与萘系减水剂不宜复合使用。随着混凝土外加剂的发展和应用,克服了工程中存在的“强度低、自重大、脆性高”等弱点,并确保了工程施工的连续性,大大缩短了工期,推动了流态混凝土技术及泵送浇注新工艺的发展,加速了商品混凝土的发展。而商品混凝土的发展给我国建筑业带来了很好的经济效益和环境保护效益,进一步推动了建筑业的发展和建筑技术的提高。
二、实现混凝土施工中的低用水量的技术途径
混凝土工作性特性是流动性和其强度的控制,主要取决于混凝土单位用水量和水灰比(水胶比)。我国现行混凝土设计规范中混凝土用水量的取值是依据混凝土坍落度和石子最大粒径确定的。设计高性能混凝土配合比时,用水量仍以满足其工作性为条件,按规范所列经验数据选用。往往用水量的多少,对控制砼强度的高低是有直接影响因素。有时在未使用有关外加剂时候,使用一定用水量时虽然满足了和易性(即坍落度要求),但是其强度往往上不去,甚至达不到设计强度,这是因为水灰比大了,并且水泥的用量又要满足有关规范要求,所以就无法设计出一个合理的配合比;而砼在较低塌落度时候,强度是比较容易提高的,但其和易性是不行的。所以,为了既保证和易性又要保证强度的不降低甚至提高,就必须使用有关外加剂。许多流动性混凝土利用高效减水剂的减水作用,改善了混凝土的和易性,并减少水泥用量,不仅达到同样的混凝土标号,节约了水泥15%~25%,而且使流动性混凝土施工省力、工效提高、造价低,大大满足了现代化施工要求和特种工程需要。
三、需掌握外加剂的掺量
每种外加剂都有适宜的掺量,并且由于生产厂家的不同,即使同一种型号外加剂,不同的用途都有不同的适宜的掺量。而且不能单凭厂家推荐用量来确定掺量,还需要通过试验试拌来确定。如果在掺量过大,不仅在经济上不合理,而且可能造成质量事故。如对有引气、缓凝作用的减水剂,尤其要注意不能超掺量。如对于粉剂和水剂又有不同掺量要求,粉剂掺量需少点,因其浓度更高,不宜大量掺入。高效减水剂掺量过小,失去高效能作用,而掺量过大(>1.5%),则会由于泌水而影响质量。氯离子的限制是有要求的,过量会引起钢筋锈蚀等等来控制外加剂的掺量。总之,影响外加剂掺量的因素较多,在掺加减水剂之前,需通过试验取得用途不同的适量掺量,有关试验可根据国标《混凝土外加剂GB8076-2008》和有关行业标准对所掺的外加剂量的减水率、泌水率、含气量、凝结时间之差、抗压强度比、收缩性等进行试验。
外加剂需采用适宜的掺加方法。在混凝土搅拌过程中,外加剂的掺加方法对外加剂的使用效果影响较大。如减水剂掺加方法大体分为先掺法(在拌合水之前掺入)、同掺法(与拌合水同时掺入)、滞水法(在搅拌过程中减水剂滞后于水2~3min加入)、后掺法(在拌合后经过一定的时间才按1次或几次加入到具有一定含量的混凝土拌合物中,再经2次或多次搅拌)。不同的掺加方法将会带来不同的使用效果,不同品种的减水剂,由于作用机理不同,其掺加方法也不一样。影响外加剂掺加方法的因素主要有水泥品种、减水剂品种、减水剂掺量、掺加时间及复合的其它外加剂等,均宜通过试拌确定。
四、新型外加剂中的聚羧酸高性能减水剂
该品种减水剂是国内外近年来开发的新型品种,具有“流状”的结构特点,有带有游离的羧酸阴离子团的主链和聚氧乙烯基侧链组成,用改变单体的种类,比例和反应条件可生产出各种不同性能和特性的高性能减水剂。而由分子设计引入不同功能团可生产出早强型、标准型和缓凝型高性能减水剂。其具有更高的减水率、更好塌落度保持性能、较小干燥收缩,且具有一定引气性能的减水剂。
聚羧酸高性能减水剂主要技术特征:
4.1聚羧酸系高效减水剂掺量低,减水率高聚数酸系高效减水剂掺量占胶凝材料的0.80%-1.25%,减水率可达(20-35)%,与粉煤灰配合使用,使得水胶比较低,适应配制中、高强度的高性能混凝土。
4.2混凝土流动性大,坍落度损失小由于聚羧酸系高效减水剂良好的分散稳定性,聚羧酸系高效减水剂所配制的大流动性混凝土(坍落度≥180mm)经时损失小,一小时基本无坍落度损失,二小时经时损失小于15%,弥补了常用萘系高效减水剂配制的混凝土坍落度损失大、易泌水等方面的缺陷,与粉煤灰配合使用,减水剂的小掺量即可获得优异的流动性,适应生产商品混凝土的工艺要求,特别对于泵送混凝土不易发生堵管现象。
4.3与胶凝材料的适应性良好工程实践中,不同厂家生产的水泥配制泵送混凝土,同时掺有大量的粉煤灰,聚羧酸系高效减水剂掺入后,与不同水泥的相容性较好,无明显泌水离析、阻碍混凝土强度增长的现象产生,并因其高减水率,适应与粉煤灰配合使用,减小了粉煤灰混凝土的收缩,又使混凝土可泵性得到明显改善,而且提高了混凝土的耐久性。混凝土设计强度等级相同时,水泥用量增加,减水剂用量随着少量增加,水胶比下降,混凝土强度提高;不同设计强度等级的混凝土,减水剂用量随着胶凝材料用量增加而少量增加,水胶比下降,混凝土的强度随之提高,但混凝士和易性总体保持稳定,坍落度可达(180-240)mm。
4.4适应浇筑防水抗渗混凝土,对施工环境温度要求低羧酸系高效减水剂配制泵送商品混凝土,由于混凝土流动性大,易于浇筑密实,加之聚合物对水化产物的聚合活性,生成具有胶凝状态的水化物填充空隙,混凝土密实度、强度大幅度提高,聚合物的填充作用和聚合物膜的密封作用使混凝土抗渗抗裂的性能得到改善;并且粉煤灰掺量大,混凝土水化热小,减水剂的保塑功能明显,适宜大体积混凝土及夏季施工,对于冬季施工,因为水胶比较低,聚合物形成的空间柔性网络,提高了混凝土拌合物的粘聚力,使得混凝土早期抗冻性能增强。
在实际热处理中,较多的是采用连续冷却热处理。为了对在连续冷却条件下过冷奥氏体的转变进行定性分析,可以将铸铁的冷却曲线绘制到C曲线上。如图4所示,当冷却速度为V1时,冷却曲线与C曲线有b1和a1两个交点,分别表示珠光体转变结束和开始。将冷却速度提高到V2,转变温度降低,转变开始和结束时间都缩短。如果将冷却速度提高到临界冷却速度V''''c以上,则冷却曲线与转变终了线不相交,这说明一部分奥氏体转变为珠光体,而其余部分被过冷到Ms点以下转变为马氏体。虽然应用C曲线可以定性地分析过冷奥氏体连续冷却转变,但是由于连续冷却时奥氏体转变的孕育期与等温转变有所不同,上述分析在数值上存在着一定的偏差。因此,在分析过冷奥氏体连续冷却时比较多的是采用过冷奥氏体的连续冷却转变曲线(CCT曲线)。图5是共析成分奥氏体连续冷却转变曲线,为便于对比,图中还画出了C曲线。与其C曲线相比,连续冷却时转变开始时间和开始温度降低。图中CC''''线为转变中止线,表示冷却曲线与此线相交时转变并未完成,但奥氏体分解停止,剩余部分被冷却到更低的温度下转变为马氏体。许多因素都会影响奥氏体连续冷却转变曲线,如奥氏体化温度、化学成分、加热速度。因此,实际铸铁的连续冷却转变曲线与图5有比较大的出入。图6是一种球墨连续冷却转变曲线,冷却曲线下面的数据为硬度(HV10)。
铸铁的正火处理主要是为了增强其强度和耐磨性,主要用于灰铸铁、球墨铸铁和蠕墨铸铁。下面重点探讨灰铸铁、球墨铸铁的正火处理。(1)灰口铸铁的正火工艺灰口铸铁在提高加热温度后,可使奥氏体碳含量增加,从而使冷却后珠光体量增加,具体的加热温度根据灰口铸铁共晶渗碳体量不同而有所不同,当共晶渗碳体较多时,温度为900~950℃;当较少时,温度为850~900℃。保温时间一般为1~3小时。保温后采用冷却,这样可以使珠光体含量增加,冷却方式可采用喷雾冷却、风冷或空气冷却。(2)球墨铸铁的正火处理球墨铸铁的正火处理主要分四种:高温奥氏体化正火和两阶段正火所得到的基体组织都为少量铁素体(牛眼状)和少量铁素体;部分奥氏体化正火和高温不保温正火所得到的基体组织都为铁素体(破碎状)和珠光体。这四种球墨铸铁正火处理的目的和处理规范,如图7所示。
淬火是为了提高铸件的各种性能,如提高其耐磨性、硬度等。而回火是为了降低淬火中产生的应力,是一种后处理方法。(1)抗磨白口铸铁的淬火及回火工艺以不同牌号的抗磨白口铸铁为例。KmT-BCr2Mo1Cu1抗磨白口铸铁,转化退火工艺为:940~960℃保温1~6h,缓冷至760~780℃保温4~6h,缓冷至600℃以下出炉空冷,淬火工艺:960~1000℃保温1~6h,出炉空冷;回火工艺为:200~300℃保温4~6h,出炉空冷;KmTBCr15Mo2-DT抗磨白口铸铁,转化退火工艺:920~960℃保温1~8h,缓冷至700~750℃保温4~8h,缓冷至600℃以下出炉空冷,淬火工艺:920~1000℃保温2~6h,出炉空冷,回火工艺:200~300℃保温2~8h,出炉空冷;KmT-BCr20Mo2Cu1抗磨白口铸铁,转化退火工艺:920~960℃保温1~8h,缓冷至700~750℃保温4~10h,缓冷至600℃以下出炉空冷,淬火工艺:960~1020℃保温2~6h,出炉空冷,回火工艺:200~300℃保温2~8h,出炉空冷。(2)球墨铸铁的淬火及回火工艺球墨铸铁的淬火分为部分及完全奥氏体化后淬火两种。部分奥氏体化后淬火:加热到共析转变温度范围内(即加热时共析转变的上、下限之间),在淬火后为马氏体和少量分散分布的铁素体,再回火。270~350HB,aK20~40J/cm2;完全奥氏体化后淬火:一般加热到Ac1(加热时共析转变温度)上限以上30~50℃,普通球墨铸铁850~880℃,淬火后为马氏体组织,再回火。HRC>50,aK10~20J/cm2。球墨铸铁的回火分为以下三种:低温回火(140~250℃):马氏体逐渐分解,析出碳化物微粒,形成含碳量比淬火马氏体少的回火马氏体。最终组织为球墨、残余奥氏体和细针状回火马氏体;中温回火(350~500℃):马氏体分解终了,形成一种混合组织,又称屈氏体,为细小弥散渗碳体质点和铁素体的混合物;高温回火(500~600℃,一般550~600℃):马氏体析出的渗碳体显著地聚集长大,称为索氏体或回火索氏体。(3)等温淬火等温淬火可以最大限度地发挥材料潜力,使其具有较高的韧性、硬度、塑性和强度。等温淬火在白口铸铁生产过程中,可用于多种铸件的热处理,如衬板、犁铧、抛丸机叶片等。白口铸铁等温淬火的工艺:先将其在900℃奥氏体化,然后在等温转变温度下等温1~1.5小时后空冷。等温淬火在灰铸铁、蠕墨铸铁及球墨铸铁生产过程中主要是来获得残余奥氏体基体组织和贝氏体。要掌握好等温淬火时间,时间过短会使转化的贝氏体不足;时间过长会对材料的韧性产生影响。灰铸铁、蠕墨铸铁、球墨铸铁等温淬火工艺是将铸铁加热到奥氏体化温度,保温后进行等温淬火。等温淬火温度要根据过冷奥氏体等温转变动力学曲线确定,提高奥氏体化温度,有利于形成上贝氏体组织,增加奥氏体化保温时间,可以提高材料的韧性。
总而言之,在改变基体组织时,必须严格按照有关理论知识和相关工艺,控制好正火、淬火和回火才能够有效增强基体组织的强度和耐磨性,提高铸件的各种性能(耐磨性、硬度等)。由此可知,改变基体组织热处理是铸铁热处理主要方法之一。
本文作者:王群陈志坚房应荣工作单位:科美(杭州)机械有限公司
[关键词]毕业论文管理 科学选题 过程管理 信息化
毕业论文撰写工作是高等学校本科人才培养计划的重要组成部分,是培养学生综合运用所学的基本知识、基本理论和技能,根据各自的兴趣,分析、解决现实问题并获得初步的科研能力的重要环节。它的阶段性总结功能表明了它的不可替代性以及重要性。鉴于此,教育部于2004年4月发文通知,要求对毕业设计(论文)的选题、指导、中期检查、评阅、答辩等环节制定明确的规范与标准,要根据不同专业学科特点和条件,研究建立有效的质量管理模式和监控制度。
一、毕业论文管理工作的现状
新升本院校扩招之后学生人数增加,毕业论文的指导教师严重不足,以我院外国语言文学系为例,数十位高级职称的教师已经不能满足毕业生论文指导的需要,选聘具有讲师职称或者硕士学位的教师成为唯一的选择。这或多或少影响了毕业论文的质量。例如:选题方面,部分老师由于从事科研的经历不多,导致毕业论文的题目过于陈旧,范围很小,致使学生可以研究的方面明显偏少;而有的课题给的范围太大,使学生无法集中精力做好,而流于泛泛的结果;而在选题环节中由于给出的总题目数和学生人数没有差额,也就是题目数和学生数几乎相同,导致一些学生由于最后没有适合自己的题目可选,只好为了毕业而选了自己不感兴趣的题目,不能很好地做到因材施教。
二、对毕业论文管理工作的几点建议
1.科学选题
选题是搞好毕业论文的前提,是毕业论文的关键,对毕业论文教学质量有着直接的影响。题目决定了毕业论文的内容,是顺利完成毕业论文撰写的先决条件,好的课题是成功的一半。毕业论文题目的选择与确定应考虑下列原则:课题必须符合本专业的培养目标及教学基本要求;课题应结合社会实践和科学研究的实际;课题类型应多样化,能使学生针对各自的情况来选择选题,以有利于发挥学生的积极性,有利于课题的高质量完成;课题应力求有益于学生综合运用多学科理论知识与技能,有利于培养学生的独立工作能力和创新性;课题应具有可完成性。
在以上指导原则下,指导教师进行调查研究,并结合自身科研实际提出课题,并将课题提出的背景、目的、意义及预期成果向学生作以简要介绍。题目汇总后经教研室主任初审,由系(院)组织专家对拟提交的题目进行集中评审,取其精华去其糟粕,最后确定课题名称以供学生进行参考。论文题目进行公布的同时,加上相关背景介绍和成果预期,能够避免部分题目由于学生在学习过程中接触不多而不知其所以然,因而不选择该类题目,而倾向于选择其相对较为熟悉的科研课题,从而导致个别学生的毕业论文雷同或者相似等情况的发生,为毕业论文的管理工作带来不便。
2.加强毕业论文过程的规范化管理
毕业论文的撰写历时近一个学年,期间的每一个阶段、每一个环节完成的质量如何,都直接影响着毕业论文的最终质量以及学生综合素质和创新能力的提高。对于新升本院校而言,刚刚从专科层次的学校升格为本科,在教学管理的规章制度上,尤其是在毕业论文的管理制度上或多或少地存在经验不足,考虑不够周全等问题的存在。而在影响毕业论文质量的诸多因素中,缺乏毕业论文制度或制度不完整、执行不严等是影响毕业论文过程管理规范化最重要的一个方面。因此,制定和完善切实可行的规章制度,不放过任何一个环节,坚决把好毕业论文管理过程的质量关,提高毕业论文的整体质量和水平,对于新升本院校意义重大。这就要求学校教学管理部门和各系(院)加强过程化管理,抓好毕业论文过程的每一个环节,在工作中不断地总结,改进相关的管理制度和固有的思维模式,为毕业论文的质量提供制度上的保证。另外,每级管理者还可以通过问卷、座谈等形式了解学生对毕业论文工作的意见,甚至是对学校整个教学工作的意见和建议,为改进今后工作提供借鉴和参考。
3.优化毕业论文过程管理的信息化需要
毕业论文工作的准备、撰写以及答辩一般要持续一年左右,在这近一年时间里,围绕毕业论文会产生巨大的数据量,给管理者和教师带来难以应付的工作量,并引发多方面的问题,导致工作效率低下。
首先是数据一致性问题。学生在撰写论文之前需要上报个人信息及论文信息。其指导教师在填写相关表格的过程中需要进行大量的咨询、确认工作,工作繁琐,错误率高,容易造成数据不一致。其次是数据更新问题。学生的选题,最初由各指导老师向管理者提交。但在提交后多个阶段中可能会修改。答辩后部分学生也可能根据意见修改论文题目,这种修改存在着很大的不确定性,如不能及时更新并反映给管理者,会造成数据的不一致。第三是信息收集问题。总评等级需按比例由指导教师、评阅教师、答辩小组评分计算所得。但数据分散在各个教师,各答辩小组手中,收集的工作量大,效率低,数据易出错,调整的难度大。第四是数据版本问题。由上面可知,数据分散在不同使用者手上,在收集过程中、不同的阶段里难免会出现多个版本,难以确认数据的准确性与实时性,导致多种问题。第五是工作重复问题。同一学生及论文的信息在多个表格中需要重复填写多次。上述存在的问题导致工作效率低下,重复工作多,亟需解决。针对以上问题,运用本科毕业论文(设计)教学及其管理现代化的理论与方法,发挥计算机系统及其网络平台的优势,设计并实现毕业论文(设计)工作管理支持系统势在必行。