40Cr/GCr15钢滑动摩擦诱发的变形层组织结构演化及塑性衰竭行为研究

发布时间：2021-04-26 21:11

　　金属材料在滑动摩擦过程中的一个重要现象是摩擦诱发形成的、在组织和性能等方面异于基体的表层结构（摩擦变形层）,其具有严重的塑性流动、极大的应变及加工硬化等特征,对材料摩擦学行为和可靠性有着直接影响。因此,深入研究摩擦变形层的组织结构及力学性能随磨损过程的动态演化对揭示材料磨损本质和磨损失效机理具有重要的指导意义。本文采用盘-销面接触形式,试验研究了正火态和淬回火态40Cr销与淬回火态GCr15盘组成的摩擦副在不同滑动条件（干态、油润滑）下的摩擦学性能,采用扫描电镜、透射电镜和显微硬度计等对磨损表层/次表层组织结构和性能的演变规律进行了表征和分析。获得如下主要研究结果:（1）试验研究了不同滑动条件下两组摩擦副的摩擦学行为及磨损机理。相同摩擦条件下,淬回火态销/淬回火态盘摩擦副的摩擦系数和磨损率均低于正火态销/淬回火态盘摩擦副;干滑动摩擦下两组摩擦副中销和盘的磨损机理均为伴随氧化磨损的粘着磨损,在油润滑状态下表现为微切削/微粘着+局部疲劳的轻微复合磨损。（2）分析了销试样磨损次表层的组织结构、显微硬度和等效应变梯度随磨损时间的演变规律。相同条件下,淬回火态销试样表现出更低的等效应变和变形深度... 

【文章来源】：上海大学上海市 211工程院校

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 摩擦磨损概述
        1.2.1 摩擦磨损的基本阶段
        1.2.2 摩擦磨损的特征
        1.2.3 摩擦磨损的影响因素
    1.3 摩擦磨损过程中材料组织的转变
        1.3.1 摩擦表面接触
        1.3.2 亚表层结构转变
    1.4 摩擦变形层的研究概况
        1.4.1 摩擦变形层的组织结构和基本特征
        1.4.2 摩擦变形层的应变硬化行为研究
        1.4.3 摩擦变形层的晶粒细化研究
        1.4.4 摩擦变形层的缺陷研究
        1.4.5 摩擦变形层对材料摩擦学行为的影响
    1.5 课题研究目的、意义和主要研究内容
        1.5.1 研究目的及意义
        1.5.2 主要研究内容
第二章 试验材料及研究方法
    2.1 试验材料及制备
    2.2 盘-销式滑动摩擦磨损试验
    2.3 表征和分析方法
        2.3.1 磨损表面形貌分析
        2.3.2 磨损截面组织结构分析
        2.3.3 磨损截面硬度测试
        2.3.4 磨损截面变形量估算
第三章 干/油润滑条件下正火40Cr/淬回火GCr15 钢的滑动摩擦磨损行为
    3.1 摩擦磨损性能及磨损机理演变
        3.1.1 摩擦系数
        3.1.2 磨损率
        3.1.3 正火态40Cr销磨损表面形貌
        3.1.4 淬回火态GCr15 盘磨损表面形貌
    3.2 摩擦变形层组织结构与性能演变
        3.2.1 摩擦变形层截面形貌
        3.2.2 应变梯度
        3.2.3 硬度梯度
    3.3 本章小结
第四章 干/油润滑条件下淬回火40Cr/淬回火GCr15 钢的滑动摩擦磨损行为
    4.1 摩擦磨损性能及磨损机理演变
        4.1.1 摩擦系数
        4.1.2 磨损率
        4.1.3 淬回火态40Cr销磨损表面形貌
        4.1.4 淬回火态GCr15 盘磨损表面形貌
    4.2 摩擦变形层组织结构与性能演变
        4.2.1 摩擦变形层截面形貌
        4.2.2 应变梯度
        4.2.3 硬度梯度
    4.3 本章小结
第五章 摩擦变形层的晶粒细化及塑性衰竭行为研究
    5.1 不同深度下变形层的组织结构
    5.2 变形层的组织细化机理
    5.3 湍流状结构的形成机制
    5.4 湍流状结构与变形层应变硬化和塑性衰竭行为的关系
    5.5 本章小结
第六章 结论
参考文献
作者在攻读硕士学位期间公开发表的论文
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]机车车轮复合超声滚压表面强化工艺研究[J]. 杨兴宽,刘颖鑫,武小鹏,王冬冬,申灏.  铁道技术监督. 2018(08)
[2]变载荷对45钢摩擦副摩擦磨损性能的影响[J]. 季春云,金晓怡,朱星宇,黄立新,朱建柳.  轻工机械. 2017(01)
[3]大塑性变形（severe plastic deformation,SPD）的研究现状[J]. 史庆南,王效琪,起华荣,王军丽,周蕾,刘兆华.  昆明理工大学学报(自然科学版). 2012(02)
[4]金属材料摩擦磨损行为的影响因素[J]. 张君,徐春园,张思成.  甘肃科技. 2008(04)
[5]共析珠光体钢在冷轧过程中的组织变化[J]. 孙淑华,熊毅,傅万堂,邢广忠,古原忠,牧正志.  金属学报. 2005(03)
[6]板条马氏体大变形轧制工艺的晶粒细化机制[J]. 赵新,荆天辅,高聿为,王威,周继锋.  钢铁研究学报. 2004(06)
[7]金属摩擦磨损机理剖析[J]. 詹武,闫爱淑,丁晨旭,赵燕平.  天津理工学院学报. 2001(S1)
[8]钢表面层在滑动磨损过程中的硬化和软化行为[J]. 王铀,高彩桥,雷廷权.  机械工程材料. 1992(01)
[9]GCr15钢和T8钢的原始组织硬度与耐磨性[J]. 王铀,高彩桥,雷廷权,潘俐.  钢铁. 1991(08)
[10]滑动磨损过程中钢表面层的组织与性能[J]. 王铀,高彩桥,雷廷权.  金属科学与工艺. 1989(02)

博士论文
[1]T10/20CrMnTi摩擦副的干滑动摩擦影响层的组织结构演化及扩散行为[D]. 王馨.上海大学 2013
[2]2Cr13钢渗氮层在真空干滑动与脂润滑条件下摩擦学行为[D]. 杨剑群.哈尔滨工业大学 2010

硕士论文
[1]304不锈钢的摩擦行为及其组织演化研究[D]. 江俊佑.中国科学技术大学 2017
[2]滑动距离对纯铜摩擦磨损性能及亚表面变形的影响[D]. 杨凤英.兰州理工大学 2014
[3]40Cr钢“零保温”奥氏体逆相变淬火[D]. 陈昊.河南理工大学 2009



本文编号：3162121