硅含量对两相区调质处理的新型船用低温钢摩擦磨损性能的影响
发布时间：2021-07-13 15:18
为了提高低温船舶用钢的低温磨擦磨损性能,设计并制备了4种新型不同Si含量（0.3%、0.6%、0.9%和1.2%）并采用两相区调质处理的船用低温高强钢试样。通过在不同温度下的干滑动摩擦磨损试验,配合力学性能测试以及白光干涉仪、扫描电子显微镜、金相显微镜等微观分析技术,研究并分析了新型船用低温钢的摩擦磨损性能。结果显示:在恒定低载荷（20 N）和恒定低滑动速率（10 mm/s）条件下,该新型船用钢板的磨痕表面硬度明显高于磨损前,摩擦机理以黏着磨损、疲劳磨损为主,部分区域发生氧化磨损,磨屑被挤压产生加工硬化层。其中,Si含量为1.2%的船用低温钢在20℃和-10℃下均表现出优异的摩擦磨损性能,平均摩擦系数分别为0.41（20℃）、0.38（-10℃）;磨损量分别为1.695×10-5m3（20℃）、2.097×10-5m3（-10℃）。随着硅含量的上升,使得经过两相区调质热处理的船用低温钢金相组织不同程度细化,并且使得固溶强化不断加强,磨损量降低,钢材在低温条件下的耐磨性有所提高。
【文章来源】：材料保护. 2020,53(04)北大核心CSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
船用低温钢板两相区调质工艺曲线
图2为4种Si含量船用低温钢的金相形貌。由图2可知，高硅船用钢在温度达到1 120℃后完全奥氏体化，随后温度降低至850℃以下进入两相区，直到820℃，此过程中部分铁素体先从奥氏体中逐渐析出，在随后的淬火过程中转换成马氏体组织。当钢板经过600℃高温回火处理后，晶粒中的碳元素进行了二次分配形成回火索氏体和铁素体组织，其中渗碳体组织形状以球状为主。球状渗碳体组织的存在有助于降低材料的硬度和高度，提高材料的塑形和韧性。当硅含量较低时，回火索氏体组织保持了板条状的位向分布。图2a 0.3%硅含量的调质钢金相显微组织中，回火索氏体保持了马氏体位向分布，从图中可以清晰地看出部分针状和板条状铁素体组织。随着硅含量的升高，在硅与其他微量元素共同作用下碳化物的形状和分布发生改变、晶粒细化(图2b、2c)、硬度提高，进而使材料耐磨性能增强。图2d硅含量为1.2%的调质钢显微组织中，除了部分回火索氏体组织外，还分布有白色块状铁素体组织，这是由于在淬火过程中，由于冷却速度稍慢，部分铁素体没有实现马氏体转换，硅含量的增加降低了铁素体中碳元素的相容性，对马氏体的转变也有一定的阻碍作用。
由4种钢样20℃下摩擦表面的XRD谱(图10)可以看出，随着硅含量的上升，摩擦表面的产物并没有太大变化，磨屑产物主要由Fe2O3和Fe3O4组成，氧化磨损形式依旧存在;但结合SEM形貌可知由于钢材表面硬度的上升，氧化层剥落现象减少，进一步降低了磨损量。图1 0 不同硅含量船用低温钢摩擦表面XRD测试结果
【参考文献】：
期刊论文
[1]硅含量和过时效温度对冷轧低合金高强钢组织与性能的影响[J]. 刘丽萍,耿志宇,李桂兰. 金属热处理. 2019(02)
[2]船用DH36钢屈服强度温度依赖特性研究[J]. 赵伟栋,曹俊伟,冯国庆,任慧龙. 中国造船. 2018(03)
[3]硅、锰含量对Cr-Ni-Mo-V钢强韧性的影响[J]. 胡士廉,吕彦,黄建文,李登仁,胡俊,李经纬. 兵器材料科学与工程. 2018(05)
[4]温度对10CrMn2NiSiCuAl极地破冰船用钢板干摩擦行为的影响[J]. 王东胜,常雪婷,王士月,孙士斌,尹衍升. 重庆大学学报. 2018(06)
[5]Si含量对Fe-Cr耐磨合金钢组织与性能的影响[J]. 龙骏,郑志斌,郑开宏,李惠,陈胜迁. 铸造技术. 2018(03)
[6]基于CAFE法钢的成分对低碳钢凝固组织的影响[J]. 温巨文,朱立光,张元杰,杨改彦,刘毅. 钢铁钒钛. 2018(01)
[7]两相区热处理对ZG14Ni3CrMoV铸钢低温韧性的影响[J]. 王祖华,杨超飞,牛继承,王任甫. 材料开发与应用. 2017(04)
[8]不同工艺两相区淬火后高马氏体含量双相钢的显微组织与力学性能[J]. 李勇,雷文华,周毅. 机械工程材料. 2017(05)
[9]低合金双相钢DP590成分设计和工艺优化[J]. 李春诚,王鲲鹏,李沈洋,王禹. 金属制品. 2017(01)
[10]两相区热处理工艺对9NiCrMo钢回火稳定性的影响[J]. 陈健,李珊珊,崔黎辉,沈俊昶. 金属热处理. 2016(11)
硕士论文
[1]高硅铸铁组织与性能的研究[D]. 周梦丽.大连理工大学 2016
本文编号：3282307
【文章来源】：材料保护. 2020,53(04)北大核心CSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
船用低温钢板两相区调质工艺曲线
图2为4种Si含量船用低温钢的金相形貌。由图2可知，高硅船用钢在温度达到1 120℃后完全奥氏体化，随后温度降低至850℃以下进入两相区，直到820℃，此过程中部分铁素体先从奥氏体中逐渐析出，在随后的淬火过程中转换成马氏体组织。当钢板经过600℃高温回火处理后，晶粒中的碳元素进行了二次分配形成回火索氏体和铁素体组织，其中渗碳体组织形状以球状为主。球状渗碳体组织的存在有助于降低材料的硬度和高度，提高材料的塑形和韧性。当硅含量较低时，回火索氏体组织保持了板条状的位向分布。图2a 0.3%硅含量的调质钢金相显微组织中，回火索氏体保持了马氏体位向分布，从图中可以清晰地看出部分针状和板条状铁素体组织。随着硅含量的升高，在硅与其他微量元素共同作用下碳化物的形状和分布发生改变、晶粒细化(图2b、2c)、硬度提高，进而使材料耐磨性能增强。图2d硅含量为1.2%的调质钢显微组织中，除了部分回火索氏体组织外，还分布有白色块状铁素体组织，这是由于在淬火过程中，由于冷却速度稍慢，部分铁素体没有实现马氏体转换，硅含量的增加降低了铁素体中碳元素的相容性，对马氏体的转变也有一定的阻碍作用。
由4种钢样20℃下摩擦表面的XRD谱(图10)可以看出，随着硅含量的上升，摩擦表面的产物并没有太大变化，磨屑产物主要由Fe2O3和Fe3O4组成，氧化磨损形式依旧存在;但结合SEM形貌可知由于钢材表面硬度的上升，氧化层剥落现象减少，进一步降低了磨损量。图1 0 不同硅含量船用低温钢摩擦表面XRD测试结果
【参考文献】：
期刊论文
[1]硅含量和过时效温度对冷轧低合金高强钢组织与性能的影响[J]. 刘丽萍,耿志宇,李桂兰. 金属热处理. 2019(02)
[2]船用DH36钢屈服强度温度依赖特性研究[J]. 赵伟栋,曹俊伟,冯国庆,任慧龙. 中国造船. 2018(03)
[3]硅、锰含量对Cr-Ni-Mo-V钢强韧性的影响[J]. 胡士廉,吕彦,黄建文,李登仁,胡俊,李经纬. 兵器材料科学与工程. 2018(05)
[4]温度对10CrMn2NiSiCuAl极地破冰船用钢板干摩擦行为的影响[J]. 王东胜,常雪婷,王士月,孙士斌,尹衍升. 重庆大学学报. 2018(06)
[5]Si含量对Fe-Cr耐磨合金钢组织与性能的影响[J]. 龙骏,郑志斌,郑开宏,李惠,陈胜迁. 铸造技术. 2018(03)
[6]基于CAFE法钢的成分对低碳钢凝固组织的影响[J]. 温巨文,朱立光,张元杰,杨改彦,刘毅. 钢铁钒钛. 2018(01)
[7]两相区热处理对ZG14Ni3CrMoV铸钢低温韧性的影响[J]. 王祖华,杨超飞,牛继承,王任甫. 材料开发与应用. 2017(04)
[8]不同工艺两相区淬火后高马氏体含量双相钢的显微组织与力学性能[J]. 李勇,雷文华,周毅. 机械工程材料. 2017(05)
[9]低合金双相钢DP590成分设计和工艺优化[J]. 李春诚,王鲲鹏,李沈洋,王禹. 金属制品. 2017(01)
[10]两相区热处理工艺对9NiCrMo钢回火稳定性的影响[J]. 陈健,李珊珊,崔黎辉,沈俊昶. 金属热处理. 2016(11)
硕士论文
[1]高硅铸铁组织与性能的研究[D]. 周梦丽.大连理工大学 2016
本文编号：3282307
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/chuanbolw/3282307.html
