耐磨鐵硼合金制備及兩體磨損性能測試.課件

1、耐磨鐵硼合金制備及兩體磨損性能測試 西安交通大學(xué)鑄造與耐磨材料研究所 Page 2/22 Outline實(shí)驗(yàn)?zāi)康?實(shí)驗(yàn)概述實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)材料與設(shè)備 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 思考題 Page 3/22 Purpose了解鐵硼合金熔煉方法 觀察鐵硼合金室溫組織，依據(jù)相圖分析其凝固過程中的組織轉(zhuǎn)變 了解兩體磨損試驗(yàn)原理 了解鐵硼合金兩體磨損特性 Page 4/22 Summary合金熔煉鐵硼合金相圖及凝固過程 兩體磨損試驗(yàn)原理 Page 5/22 Details1）合金冶煉： 實(shí)際熔煉時的操作步驟為：先加入廢鋼和難熔的純鐵，待扒渣熔清后加入鉻鐵，錳鐵，硅鐵，一次脫氧后按照設(shè)計(jì)成分調(diào)整鋼水成分，然后倒出鋼液，將硼

2、鐵放置于爐底再倒回鋼液，經(jīng)熔清扒渣后進(jìn)行二次脫氧，最后出鋼水。 澆鑄完畢后，在鑄型表面覆蓋一層珍珠鹽作為保護(hù)劑，使得熔體凝固速度較慢，補(bǔ)縮充分，擱置10個小時左右待充分冷卻后，進(jìn)行清砂得到所需試樣Page 6/22熔煉過程中，鋼液出爐溫度控制在1600-1620，澆注溫度控制在1460-1480，砂型在澆注前至少在300烘烤8h元素CBMnSiPSFe成分設(shè)計(jì)0.5 2.01.00.80.050.05余量鐵硼合金成分/ wt% Page 7/222）45鋼的凝固過程12345Page 8/22Page 9/22鋼中加硼的優(yōu)點(diǎn) 鋼中加入微量硼能夠顯著提高淬透性并改善韌性。因?yàn)槲⒘颗鸬难鼐Ы缙劭?/p>

3、通過預(yù)先占有合適的形核位置，降低奧氏體晶界能，抑制鐵素體的形核，推遲鐵素體的形成，同時晶界上的硼原子也阻滯晶界原子的擴(kuò)散，使鐵素體在晶界上擴(kuò)散形核減緩，從而增加淬透性。 此外，加硼處理后，由于硼是表面活性元素，吸附在硫化物、氧化物表面，阻止夾雜進(jìn)一步長大，使夾雜變得細(xì)小、圓整，均勻分布于晶界，基本上消除了II型夾雜在晶界偏聚，強(qiáng)化了晶界，減小了局部應(yīng)力集中，抑制了裂紋萌生，降低了裂紋擴(kuò)展速度，使材料韌性提高。 Page 10/22鐵硼合金相圖及凝固過程Page 11/22Page 12/22取樣位置及試樣尺寸金相及硬度測試位置兩體磨損試樣切取位置Page 13/22磨損的分類磨料磨損：物體表面

4、與硬質(zhì)顆?；蛴操|(zhì)凸出物（包括硬金屬）相互摩擦引起表面材料損失。 粘著磨損：摩擦副相對運(yùn)動時，由于固相焊合作用的結(jié)果，造成接觸面金屬損耗。 表面疲勞磨損：兩接觸表面在交變接觸壓應(yīng)力的作用下，材料表面因疲勞而產(chǎn)生物質(zhì)損失。 腐蝕磨損：零件表面在摩擦的過程中，表面金屬與周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)，因而出現(xiàn)的物質(zhì)損失。 微動磨損：兩接觸表面間沒有宏觀相對運(yùn)動，但在外界變動負(fù)荷影響下，有小振幅的相對振動（小于100m），此時接觸表面間產(chǎn)生大量的微小氧化物磨損粉末，因此造成的磨損稱為微動磨損 Page 14/223) 兩體磨損試驗(yàn)原理 兩體磨損是指磨料固定在摩擦平面上，試樣在豎直壓力作用下在上面滑動的一

5、種磨損方式。在兩體磨料磨損過程中，試樣表面受到砂紙磨粒尖角的顯微切削作用，這種切削作用不斷的在材料表面產(chǎn)生犁溝，最終促使試樣產(chǎn)生磨損失重 。Page 15/22圖3 銷盤磨損試驗(yàn)機(jī)Page 16/22 Contents根據(jù)鐵硼相圖在光學(xué)顯微鏡下觀察鐵硼合金室溫組織并與45鋼組織進(jìn)行對比 采用HRS-150型洛氏硬度機(jī)測量高硼合金硬度 對高硼合金及45號鋼進(jìn)行兩體磨損試驗(yàn)，并對比兩者的磨損性能差異 在光學(xué)顯微鏡下初步分析磨損試樣的磨損面 Page 17/22 Materials and Equipment所涉及到的主要實(shí)驗(yàn)材料及設(shè)備有：1)鐵硼合金熔配原料：廢鋼、純鐵、硼鐵、硅鐵、錳鐵、低鉻鐵，45鋼2)10Kg 中頻感應(yīng)電爐、光學(xué)顯微鏡、HRS-150洛氏硬度機(jī)、ML10型兩體磨損試驗(yàn)機(jī)、Neophot 21光學(xué)顯微鏡 Page 18/22Page 19/22材料類別 洛氏硬度（HRC） 磨損失重（mg） 鐵硼合金 45號鋼 表3 材料硬度及磨損失重分析Page 20/22 Requirements 繪制鐵硼合金室溫組織示意圖 測試鐵硼合金與45號鋼洛氏硬度分別記錄兩種材料在三次磨損試驗(yàn)中的磨損失重并求其平均值，在此基礎(chǔ)上分析兩種材料磨損性能差異。通過初步的磨損面形貌觀察，并拍照，同時分析磨損性能差異產(chǎn)生的原因P