复合冲击磨损条件下高锰钢的腐蚀磨损行为及其交互作用

采用自制的冲击腐蚀磨损试验装置,研究了湿磨弱酸性锡矿浆体系中高锰钢在静态、充氧、搅拌和冲击等复合条件下的腐蚀磨损行为,并利用失重法、电化学法和线性回归法,定量分析了腐蚀、磨损和腐蚀磨损中交互作用各分量的相对比率.结果表明:充氧和搅拌促进了氧在高锰钢表面的传质过程,使腐蚀率较静态分别增加了1.05和2.04倍;高锰钢的累积质量损失、表面显微硬度和腐蚀磨损交互作用均随着冲击功的增加而增大;在不同冲击功下,高锰钢的腐蚀增量比静态腐蚀率高15.15～25.54倍,腐蚀磨损交互作用所占比率为12.07%～26.69%,表明磨损与腐蚀之间存在着一定的协同促进作用;在冲击功为1J时,交互作用以磨损促进腐蚀为主;在冲击功为2～4J时,交互作用以腐蚀促进磨损为主.     

多元合金化处理对高锰钢组织和性能的影响

在普通高锰钢中分别添加Cr-V-Ti-RE,Cr-V-Ti,Cr-RE和V-Ti-Nb-RE对其进行合金化处理.采用金相显微镜、扫描电镜、力学性能检测、冲击磨料磨损试验等手段,研究不同合金化处理对高锰钢显微组织和力学性能的影响.研究结果表明,合金化处理能细化高锰钢晶粒1~2级,改善夹杂物的大小、形态及分布,并且使高锰钢的硬度、冲击韧性和耐磨性有较大幅度提高.其中经Cr-V-Ti-RE合金化处理的试样综合性能最优,其硬度为217HBS,冲击韧性为155J/cm2,与未经合金化处理的试样相比,分别提高了12.4%,32.5%,并且其耐磨性提高了13.9%~45.4%.在中、低冲击功下,高锰钢的磨损机制以凿坑变形和显微切削为主;在高冲击功下,磨损机制主要为疲劳剥落.     

奥氏体化温度对低碳铬钼镍轴承钢晶粒尺寸、碳化物及韧性的影响规律

为了探究低碳铬钼镍轴承钢在不同热处理工艺下组织和韧性的变化规律,对其进行奥氏体等温保温实验,研究了加热温度、保温时间对低碳铬钼镍轴承钢奥氏体晶粒尺寸、碳化物和冲击功的影响。结果表明:奥氏体化温度≤1 070℃时,钢中碳化物溶解不明显,碳化物面积占比为1.93%,奥氏体晶粒长大不明显,平均晶粒尺寸为49μm,冲击功>50 J;奥氏体化温度≥1 080℃时,碳化物面积占比为1.23%,1 090℃时碳化物面积占比为0.16%,碳化物大量溶解,产生解钉效应,奥氏体晶粒明显长大,冲击功大幅下降,低于30 J;保温时间大于45 min时,晶粒尺寸趋于稳定。根据实验结果得出试验钢在1 050～1 090℃加热并保温15～60 min的晶粒长大模型,可为该钢种热处理工艺的设计提供理论依据。     

高锰钢辙叉在机械冲击下的预硬化特性

采用自制机械冲击实验系统并建立有限元仿真模拟实际生产工况,系统性研究高锰钢辙叉在机械冲击功条件下的加工预硬化能力.结果表明:只有高于临界冲击功的情况下,高锰钢表面才能得到有效的加工硬化,而临界冲击功的大小则会随着材料组织结构的改变而改变;矩形冲击面易于控制冲击功大小,却无法使材料表面硬度均匀分布;以200 J/cm~2的冲击功冲击2次的预硬化工艺能有效提高高锰钢辙叉的表面硬度和硬化层深度,与传统的小能量多次冲击相比,在能达到良好加工硬化效果的同时,更有利于真实反映机械冲击情况下的加工硬化规律.     

冲击功对低碳高合金钢冲击腐蚀磨损性能的影响

文章通过改变冲击功和试验时间,利用SEM与光学显微镜观察表面形貌和亚表层裂纹,研究了在冲击、腐蚀和磨粒磨损协同作用下冲击功对低碳高合金钢磨损性能的影响,以及不同冲击功下磨损失效机理随时间的变化。试验结果表明,在2.0J和2.7J冲击功下,材料主要表现为磨粒磨损;在3.5J冲击功下,材料表现为冲击磨损。同时,在各个冲击功下,材料的磨损机理在冲击应力的循环作用下随时间发生明显变化。     

热处理工艺对新型高锰钢组织和性能的影响

研究了热处理工艺对Cr、Mo、Ti、Al、Ca、RE新型高锰钢组织和力学性能的影响.试验结果表明,热处理工艺对新型高锰钢组织和力学性能有显著影响.低温等温预处理温度为580 ℃,保温3 h;高温水韧处理加热温度为 1 040～1 050 ℃, 保温3 h.可以改善高锰钢金相组织和力学性能,使σb=954 MPa , σs=507 Mpa,δ=46.8%,αK=338 J/cm2,HBS219.新型高锰钢履带板装车寿命考核结果,使用寿命由原来的3 200 Km提高到7 000 Km以上,取得了明显的经济效益.     

WCp/Mn13表面复合材料的制备及其冲击磨损性能

为了克服高锰钢Mn13在中低应力条件下冲击磨损性能差的问题，利用离心铸造法制备了WCp／Mn13表面复合材料，通过扫描电镜、能谱、X射线衍射等手段研究了WC陶瓷颗粒与Mn13基体的界面结构，并用不同粒径的WC颗粒复合材料与高锰钢进行了冲击磨损对比试验．研究结果表明：WC与基体形成了一定厚度的扩散层，扩散层中有细小复合碳化物析出，WC与基体间的结合为冶金结合；小颗粒WC增强复合材料的抗冲击磨损性能优于高锰钢，而大颗粒WC增强的复合材料在冲击载荷较小时，抗冲击磨损性能优于高锰钢，当冲击载荷较大时，抗冲击磨损性能不如高锰钢，因此在冲击磨损工况下，应当选择颗粒尺寸适当的WC颗粒增强高锰钢．     

淬火温度对12Cr14Ni2不锈结构钢组织及力学性能的影响

使用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、电子探针(EPMA)及透射电镜(TEM)分析研究了淬火温度对12Cr14Ni2索氏体不锈结构钢的显微组织和力学性能的影响.结果表明:热轧后的实验钢板经 900~1050℃保温0.5h淬火及710℃高温回火2h热处理后,均可以获得细小均匀的回火索氏体组织;回火索氏体晶界处存在大量直径100~200nm的富含Cr的M₂₃C₆型析出相;随着淬火温度从900℃升高到1050℃,淬火后奥氏体晶粒尺寸逐渐增大,进而导致热处理后的回火索氏体组织粗化;实验钢强度先减小后增大,延伸率和冲击功均先增加后降低;在最佳淬火温度950℃时,实验钢抗拉强度为767MPa,屈服强度为588MPa,断后延伸率为22%,在20℃时冲击功达107J,综合力学性能优异.     

大型筒节升梯式临界区正火热处理工艺

针对加氢反应器大型筒节经轧制成型后心部易出现混晶和粗晶组织和当前等温式正火工艺热处理周期长、能源消耗大两大问题,提出升梯式正火热处理方案,并与传统的等温式正火热处理制度下组织和力学性能进行对比。研究结果表明:升梯式临界区高温侧正火对降低混晶度的效果优于等温式正火的效果,其热处理后平均晶粒粒径为31μm;升梯式临界区高温侧正火热处理后在晶界处析出部分渗碳体,对晶界起到钉扎强化作用,晶粒内部渗碳体球化和均匀化效果好;经升梯式正火热处理后材料的屈服强度、抗拉强度和-30℃夏比冲击吸收功分别为655 MPa,729 MPa和162 J,其低温冲击断口塑性脊数量明显,综合力学性能与等温式正火的相当;与等温式正火工艺相比,升梯式临界区高温侧正火热处理工艺可将正火保温时间缩短30%,正火加热温度降低,大大降低了能源消耗。     

冲击功对8Mn-2Cr-Si钢磨粒磨损性能的影响

研究了不同冲击功对8Mn-2Cr-Si钢磨粒磨损性能的影响,利用X射线衍射仪分析了试样冲击表面的组织相变过程,并利用扫描电子显微镜对材料磨损表面及亚表层进行分析,探讨其磨损机制.结果表明:8Mn-2Cr-Si钢在冲击磨损过程中,冲击诱发马氏体相变,且冲击功越大,马氏体相变量越多,材料加工硬化效果越好;但随着冲击功的增大,材料磨损失重增多,主要是由于不同冲击功条件下磨损机制不同,并且材料塑性变形阶段使磨粒嵌入基体,成为应力集中源,在循环冲击过程中产生疲劳裂纹,逐渐扩展至材料表面,最终形成大块剥落使材料严重磨损失效.     

润滑条件下钢的滑动磨损特性及其机理的研究

本文从材料方面研究了几个因素．包括跑合过程、钢的硬度及不同组织结构，对４３４０钢耐磨性的影响。滑动磨损试验是在“柱－盘”试验机上进行的，其固定的圆柱为５２１００钢，在旋转的圆盘试样上滑动。耐磨性通过圆盘在恒载恒速下的磨损失重及载荷相对滑动速度的磨损机制转变图进行比较，试验中发现了一些新的现象。磨痕的形貌、磨痕截面的特征以及磨屑的类型在光学显微镜及扫描电镜下进行了系统的观察。根据试验结果得出了一些关于改善钢材耐磨性措施的结论，并对滑动磨损机理进行了综合的讨论。     

离子束增强纯铁的磨损行为研究

纯铁表面沉积Ｔｉ和Ａｌ膜的同时，用Ｎ＾＋离子束注入增强沉积，成功地形成了性能优越的表面改性层。与ＺｒＯ２陶瓷球对磨结果表明，经Ａｌ＋Ｎ＾＋ＡＫ Ｉ＋ｎ＾＋离子束增强沉积后，纯铁的表面显微硬度及磨损性能得到了较大的提高，磨痕形貌和元素分布观察结果表明：离子束增强沉积处理前后，磨损的机理发生了变化。     

碳纤维铜基复合材料磨损率的定量预测

在环-块摩擦磨损试验机上进行碳／铜复合材料与45^#钢对摩擦磨损率定量预测的试验研究，运用均匀设计方法选取具有“代表性”的试验点，运用数理统计与逐步回归分析方法处理磨损试验数据，以幂函数构成磨损预测数学模型的变量集合，通过反复统计检验，依次从集合中选入那些对磨损预测模型“贡献”大的变量，剔除“贡献”小的变量，建立了复合材料摩擦副的磨损率预测方程为ε=0．43＋1．43v^2＋1．81p^3v＋1．66p^2v^2。经重复试验表明，预测方程计算值与试验数据基本一致。     

钢动载磨料磨损特性的电阻测试法

本文用电阻测试法对钢在动载磨料磨损条件下的磨损特性进行了评定,其电阻变化规律表明,用电阻法评定钢的磨损特性是可行的。     

MS—50型滑动磨损试验机的设计与调试

本文对自制的MS－50型销盘式滑动磨损试验机的设计思想、主要结构、性能和参数进行了简要介绍。一年多的实际使用结果证明该设备性能可靠、操作方便、试样易于制备，加上制造价格低廉，因而是一种比较实用的金属滑动磨损实验设备。     

高锰钢冲击磨料磨损特性的研究

本文对高锰钢在不同冲击载荷下的加工硬化规律和其磨料磨损特性作了系统的试验研究，并找出了加工硬化值与耐磨性间的对应关系，指出高锰钢以其加工硬化值大于ＨＲＣ５４的工况为其适宜工况。     

基于分形几何理论的粘着磨损模型

在对Ｍ－Ｂ接触分形模型改进的基础上,根据阿查得粘着磨损理论导出了基于分形参数的粘着磨损模型。根据该模型可知,当分形维数在某一范围时,磨损率随分形维数的减小而迅速增大;而在另一范围内,磨损率随分形维数的增大而增大;当分形维数等于１５时,磨损率达到最小值。当分形维数一定时,磨损率随尺度系数。磨损概率常数的增大而增大,随材料性能参数的减小而增大;当其余各影响参数保持一定值时,磨损率随接触面积的增大而增大。     

铝硅(Al-Si)合金磨损行为的研究

研究了亚共晶、共晶、过共晶Al-Si合金在润滑条件下的磨损行为,探讨了三类合金的磨损失效机理,得出提高Si含量是提高Al-Si合金耐磨性的有效途径。     

滑动磨损磨粒群的分布规律

以滑动磨损过程中产生的磨粒群体为研究对象,研究其数量与粒径间的分布特征及其与磨损状态间的耦合关系.通过分析铜合金销与碳钢盘在干摩擦条件下相互对磨所产生的磨粒群和销试样磨损量,发现磨粒的累积分布和微分分布特性随磨损时间的变化而变化:在磨损开始阶段,磨损程度逐渐减小,磨粒群分布曲线由平缓变得逐渐凸、陡;达到磨损平衡状态后,磨损率达到最小,磨粒群微分布曲线的幅值达到最大,横向宽度达到最小;随着销与盘间互适性变弱,磨损程度增大,磨粒分布曲线变得越来越平缓,横向宽度逐渐增大;磨粒分布曲线随磨损时间的变化规律与磨损率随磨损时间的变化规律有明显的对应关系,可为科学诊断和预测摩擦学系统状态提供有用信息.     

奥贝球铁的无润滑滑动磨损机制

研究了一种铜钼奥贝球铁在按触应力下与GCr15钢对磨时的无润滑滑动磨损。结果表明当载荷小于98N时,奥贝球铁比GCr15耐磨。磨损过程中的形变诱发马氏体相变是这种材料具有良好耐磨性的重要原因。观察到了轻微磨损向剧烈磨损的转化。轻微磨损的机制是氧化磨损与分层机制;而脱层与分层机制则为造成剧烈磨损的原因。