Fe-Cr-C系碳化物形态的微观力学模拟与耐磨性能研究

发布时间：2020-06-05 13:56

【摘要】：Fe-Cr-C合金体系耐磨材料被广泛运用于工业耐磨领域,其中Cr/C比值及碳化物的结构形貌是影响耐磨层摩擦学性能的关键因素。本文通过调节Cr/C比值制备得到三种典型的碳化物形貌与分布的Fe-Cr-C合金熔敷层,并基于其真实组织形貌建立微观组织有限元模型;通过X射线衍射确定组织成分并借助纳米压痕实验,对显微硬度等微观力学性能进行评价;之后,开展摩擦磨损实验,并采用基于真实组织仿真的有限元法结合Mises屈服准则和剪切破坏理论,模拟各组织真实摩擦受力条件和磨损过程,分析其抗磨机理,从而建立了Fe-Cr-C合金耐磨层的摩擦学行为与微观组织结构的对应关系。主要结论如下:Fe-Cr-C系合金熔敷层的微观结构中不同生长方向的初生M_7C_3碳化物分布于共晶碳化物+奥氏体基体中,碳化物的微观力学性能呈各向异性,引起熔敷层宏观耐磨性能的差异。其摩擦类型主要为粘着磨损和磨粒磨损,共晶碳化物+奥氏体基体的断裂与转移是粘着磨损的主要因素,而由于应力集中引起的初生碳化物开裂与剥落是磨粒磨损主要因素。不同的外加载荷条件会严重影响Fe-Cr-C系熔敷层的耐磨性能。较低应力时,碳化物可以发挥支撑骨架的作用,有效保护基体组织,提高熔敷层的耐磨性;随着施加载荷的增加,碳化物的应力集中随之增大,平行于熔敷层生长的碳化物优先断裂,熔敷层磨损量增加,耐磨性降低。
【图文】：

图 1-1 Fe-Cr-C 三元相图Figure 1-1 Fe-Cr-C ternary Phase Diagrams合金体系基于 Fe-Cr-C 三元结构，并且通元素。Jackson[17]提出了液相面理论，该理e 和 Chicco 利用更精确的实验技术和纯度理论，如图 1-1 所示[18]。由图 1-1 三元相C 合金可以分为亚共晶、共晶和过共晶 FeCr-C 合金的铬含量在 11-30%之间，C 含量氏体的区域。当合金凝固时，温度降至共析出奥氏体树枝晶。随后形成 M7C3共晶示。{Liquid → ( )Liquid → ( ) 7 3( ) 合金在凝固过程中发生完全共晶反应，但当，在部分成分范围还会发生包晶反应。这类

而不是正交晶系来标定分析，这是由于根据六方晶系碳化物的取向关系和面缺陷等相关晶体学内容。碳化物的组织特征和性能参数3碳化物中含有大量层错，，这些层错沿着{0110}晶面最多成三个方向，每个方向层错夹角为 120°，除了碳形外，三个方向的层错常常存在于一个碳化物晶粒中花样常常包含二次衍射斑点、条带和拉长的衍射条物中层错的本质存在两种理论，但对于层错定性的为(Fe,Cr)7C3碳化物晶体不符合立方对称性，而是结构。李玉清[35]在其研究中表明在 M7C3中不仅含有局部环境特征的{013}孪晶，层错的本质是显微孪晶结晶的过程中[0110]方向发生塑性剪切变形，为满足错[32]。然而这一模型更适合反向区域的形成，而不适
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG143.9

【参考文献】

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本文编号：2698154