高铬白口铸铁和7CrMnMoS磨损性能的研究

论文摘要

高铬白口铸铁因其优良的耐磨料磨损性能被广泛应用在抗磨料磨损的铸造设备上。国外进口的高铬白口铸铁钢管,具有好的耐磨料磨损性能,为了揭示其优良耐磨性的原因,对其组织进行了研究。金相和XRD研究发现其基体为马氏体,并含有大量弥散不连续分布高硬度合金碳化物。通过销-盘磨损实验,与正火态的45#钢对比,发现其相对耐磨性约为45#钢的2.5倍。并通过对磨损面形貌、磨屑形貌分析表明,高铬白口铸铁的破坏形式主要是基体的犁削和切削以及合金碳化物的断裂引起的磨损失效。实验室自主研发的7CrMnMoS易切削钢,需进行调质处理以期得到具有良好的综合力学性能并利于机加工的回火索氏体组织。本文设计旨在既保留回火索氏体组织又能细化晶粒的多次调质热处理工艺,以期使其耐磨性得到提高。通过销-盘、销-环实验对其磨料磨损性能进行了测试。结果表明,两种实验方法下,随着调质次数的增加,干、湿环境下7CrMnMoS的耐磨料磨损性呈增大趋势。利用单划痕模型对其做了较好的解释。除此之外,还对磨料磨损的机理进行了分析研究,结果表明磨料磨损的过程是微观切削、犁削、疲劳综合作用的过程。销-环情况下7CrMnMoS的干滑动磨损实验表明,干磨损条件下主要表现为剥层为主和氧化为辅的复合磨损形式。并通过对磨损面形貌、磨屑形貌、亚表层组织形貌、亚表层硬度分布的研究加以证实。结果还表明材料的干滑动耐磨性和磨损条件有着较大的关系。低载、低速下磨损量随着调质次数先增大后稍微降低。高载、高速下磨损量随着调质次数的增加而降低的趋势更加明显。出现上述现象的原因和磨损过程中材料强化机制的作用尺度效应有关。随着载荷和速度的增大,磨损亚表层变形层深度增加,细晶强化的效果表现的更明显。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 磨损
• 1.3 高铬白口铸铁
• 1.4 钢的磨料磨损和干摩擦磨损
• 1.5 选题的目的、意义、及技术路线
• 2 实验材料、流程、设备
• 2.1 实验材料与实验仪器
• 2.2 实验内容及流程
• 2.3 磨损试验机及实验参数
• 3 材料的组织及热处理工艺对组织的影响
• 3.1 高铬白口铸铁
• 3.2 易切削钢7CrMnMoS 的热处理工艺
• 3.3 本章小结
• 4 高铬白口铸铁的磨料磨损性能研究
• 4.1 销-盘磨损实验结果
• 4.2 磨损面形貌的研究
• 4.3 磨损纵剖面金相研究
• 4.4 磨损面腐蚀研究
• 4.5 磨料尺寸对白口铸铁磨损过程的影响
• 4.6 本章小结
• 5 易切削钢7CrMnMoS 磨料磨损研究
• 5.1 销-盘磨料磨损实验
• 5.2 销-环磨料磨损实验
• 5.3 本章小结
• 6 易切削钢7CrMnMoS 的干滑动磨损研究
• 6.1 磨损规律
• 6.2 磨损面形貌
• 6.3 磨屑形貌及成分
• 6.4 亚表层裂纹研究
• 6.5 亚表层组织的变化
• 6.6 亚表层硬度分布
• 6.7 干滑动磨损行为的影响因素及尺度效应
• 6.8 本章小结
• 7 全文总结
• 7.1 总结
• 7.2 进一步工作
• 致谢
• 参考文献