BTW中锰耐磨板的摩擦学性能研究

发布时间：2017-10-31 19:12

  本文关键词：BTW中锰耐磨板的摩擦学性能研究

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【摘要】：矿山机械设备中,刮板输送机的磨损耗能最为严重,其磨损的根本原因是核心部件中部槽在承载物料的运行过程中由于动载负荷而产生剧烈摩擦导致的。刮板输送机服役的工况多为中、低冲击载荷和循环疲劳作用,而传统的耐磨高锰钢在冲击能量较低时无法产生强烈的硬化,中、低合金马氏体耐磨钢虽然强度、硬度达到要求,但韧性较低,耐磨性能不佳。本文以热轧奥氏体中锰钢(BTW钢)为实验材料,其通过合金化处理,降低了奥氏体稳定性,可实现在中、低载荷条件下即可发生强烈的硬化效果。针对矿山机械复杂的磨损工况,选取多种磨损形式进行摩损实验,采用金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射、透射电镜等仪器,综合分析其力学性能和耐磨性能,并初步研究了BTW钢的磨损机理和强化机理。BTW耐磨钢的综合力学性能好于传统的ZGMn13钢,且-40℃时显示出良好的冲击韧性。环-块滑动摩擦磨损试验表明,磨损失重随载荷的增大而增大,且添加磨料的磨损失重比不添加时要大得多。相同实验条件下,BTW钢与ZGMn13、HD系列钢和JFE400钢相比,表现出更好的耐磨性。磨损后的表面硬度可达50HRC以上,硬化效果十分明显。磨损机理以塑变切削和疲劳剥落为主,添加石英砂磨料后有凿削坑出现。载荷增大,犁沟切削加深,疲劳剥落坑增多。两体磨料磨损试验表明,BTW钢在煤矸石和石英砂环境下的耐磨性能均较好,磨损形貌以切削为主,其中石英砂磨料下有大量凹槽坑出现;三体磨料磨损试验表明,BTW钢与对比钢(HD系列和JFE400)相比,在煤泥粉时的磨损失重最高,而在硬质石英砂中的磨损失重最低,说明硬质磨料对BTW的加工硬化作用显著;其磨损形貌以切削和犁沟为主,且石英砂磨料下的切削和犁沟更深,磨损失重更大。冲击磨料磨损试验表明,BTW耐磨钢的最佳工作区为2.5J-4J,1.5J时耐磨性能最差,3.5J时耐磨性能最好。不同冲击功下,随着冲击次数和冲击功的增加,磨损量逐渐增大。在相同冲击功下,BTW钢表现出良好的耐磨性,且冲击磨损后表面硬度明显提高,硬化层厚度可达3000μm。通过TEM分析可知,1.5J和3.5J时冲击表面均有马氏体、位错、层错和孪晶的形成,其中1.5J冲击功时,位错呈胞状组织,孪晶和层错较窄,而3.5J时的位错多呈缠结形成位错墙,孪晶和层错变宽,说明冲击磨损的强化机理是由马氏体转变、位错、层错和孪晶综合作用引起的。磨损机制以切削、塑变、凿削和疲劳剥落磨损综合作用,随着冲击功的提高,疲劳剥落坑增多,犁沟切削和凿削坑变深,随着冲击次数增多,磨损机制由切削、塑变和凿削坑磨损转变为以疲劳剥落为主。
【关键词】：中锰钢 耐磨性 形变诱发马氏体相变 加工硬化
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG142.1
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-7
• Abstract7-18
• 变量注释表18-19
• 1 绪论19-34
• 1.1 研究背景及意义19-20
• 1.2 国内外耐磨钢研究现状20-22
• 1.3 中锰钢的研究进展与技术进步22-23
• 1.4 合金元素在锰钢中的作用23-24
• 1.5 锰钢的加工硬化机理24-30
• 1.6 磨损特征及一般规律30-33
• 1.7 研究目标和内容33-34
• 2 实验材料及研究方法34-43
• 2.1 实验材料34-35
• 2.2 实验过程及实验设备35-43
• 3 力学性能分析43-52
• 3.1 金相组织显微形貌分析43-44
• 3.2 表面硬度试验结果44
• 3.3 拉伸试验结果44-45
• 3.4 BTW钢拉伸强度探讨45-48
• 3.5 冲击韧性试验结果48-51
• 3.6 本章小结51-52
• 4 滑动磨损性能及磨损机理52-66
• 4.1 引言52-53
• 4.2 环-块式滑动磨损试验53-65
• 4.3 本章小结65-66
• 5 磨料磨损性能及磨损机理66-75
• 5.1 两体磨料磨损66-69
• 5.2 三体磨料磨损69-73
• 5.3 本章小结73-75
• 6 冲击磨料磨损性能及强化机理75-93
• 6.1 磨损性能分析75-79
• 6.2 冲击硬度特征79-80
• 6.3 冲击磨损亚表层金相组织分析80-82
• 6.4 冲击磨损形貌分析82-85
• 6.5 X-射线衍射分析结果85-88
• 6.6 TEM微观分析结果88-92
• 6.7 本章小结92-93
• 7 结论93-95
• 参考文献95-99
• 作者简历99-101
• 学位论文数据集101

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

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3 王仲珏;孙萍;;高锰钢水韧处理效果的控制[J];热处理;2006年01期

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本文编号：1123383