灰铸铁干滑动摩擦行为与磨损机理研究

论文摘要

灰铸铁以其成本低廉,工程性能优良被广泛应用于刹车片、汽缸套、活塞环、机床导轨等有耐磨性要求的领域。但是与钢相比,针对灰铸铁摩擦行为的规律以及磨损机理的研究还相对较少,研究的工况条件也相对局限,关于灰铸铁的摩擦磨损理论还有待完善。本文以钢-铸铁配副,利用销盘式干滑动摩擦磨损试验机,研究了外部工况因素和内部组织因素对灰铸铁磨损行为的影响,并利用XRD、SEM、EDS等测试手段初步探讨了灰铸铁在不同工况下的磨损机理。结果表明,不同环境温度下,随着磨损载荷增大,磨损率先缓慢增加,随后快速增大,最后又显著放缓的变化规律；平均摩擦系数则表现出先快速降低,随后逐渐趋于某一相对稳定值。常温下磨损时,磨面主要为Fe基体,磨损机制主要是粘着磨损和磨粒磨损,当载荷足够大时会出现明显的机械破坏。200℃环境下摩擦表面主要为Fe基体和少量以Fe3O4形式存在的氧化物,呈不连续的氧化物膜,磨损机制主要为粘着磨损和轻微氧化磨损,当载荷足够大时,出现块状剥落。400℃环境下,磨损表面形成连续氧化物膜,可覆盖整个摩擦表面,当磨损施加载荷较小时,磨损主要以轻微氧化磨损和磨粒磨损机制为主；随着磨损载荷的增加,磨损机制随之转变为氧化严重磨损和疲劳磨损,磨损载荷继续增大则会发生块状剥落和塑性挤出。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 研究目的和意义
• 1.2 灰铸铁摩擦磨损研究现状
• 1.2.1 灰铸铁磨损规律的研究
• 1.2.2 灰铸铁磨损的影响因素研究
• 1.2.3 灰铸铁磨损机理的研究
• 1.3 本文研究内容
• 2 实验过程和方法
• 2.1 实验材料及试样制备
• 2.2 磨损实验及流程
• 2.3 性能测试及微观分析
• 3 灰铸铁磨损的影响因素和作用规律
• 3.1 工况因素对灰铸铁磨损性能的影响
• 3.1.1 不同环境温度和载荷下灰铸铁的摩擦学特性
• 3.1.2 不同环境温度和摩擦速度下灰铸铁的磨损
• 3.1.3 不同滑动距离下灰铸铁的磨损
• 3.2 组织因素对灰铸铁磨损性能的影响
• 3.2.1 石墨形态对铸铁磨损性能的影响
• 3.2.2 基体组织对灰铸铁磨损性能的影响
• 4 灰铸铁磨损机理的探讨
• 4.1 常温下灰铸铁的磨损
• 4.1.1 磨屑分析
• 4.1.2 磨损面剖面分析
• 4.1.3 磨损机理
• 4.2 环境温度200℃下灰铸铁的磨损
• 4.2.1 磨屑分析
• 4.2.2 磨损面剖面分析
• 4.2.3 磨损机理
• 4.3 环境温度400℃下灰铸铁的磨损
• 4.3.1 磨屑分析
• 4.3.2 磨损面剖面分析
• 4.3.3 磨损机理
• 4.4 灰铸铁特有的磨损形式
• 4.4.1 "表层失效"磨损形式
• 4.4.2 "玫瑰形貌"磨损形式
• 5 结论
• 致谢
• 参考文献
• 硕士期间发表论文