工艺条件对贝氏体球铁耐磨性能影响的研究

发布时间：2017-11-04 16:31

  本文关键词：工艺条件对贝氏体球铁耐磨性能影响的研究

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【摘要】：贝氏体基体球铁(等温淬火球铁ADI、铸态贝氏体球铁)具有良好的强韧性、耐疲劳性能和耐摩擦磨损性能,在拉伸类模具中具有广泛的应用。目前关于贝氏体球铁的研究主要集中在球铁的成分、组织等对贝氏体球铁的拉伸性能、疲劳性能和断裂韧性的影响等,但是对贝氏体球铁耐磨性能及磨损机制方面的研究很少,制约了贝氏体球铁模具的使用和发展。因此,研究贝氏体球铁的耐磨损性能,探明其磨损机制,对贝氏体球铁模具的生产工艺开发、延长其使用寿命、降低生产成本具有十分重要的意义。本文采用等温淬火工艺制备ADI,研究了等温淬火温度和保温时间对ADI组织和耐磨性能的影响,通过对磨损前后ADI的残余奥氏体量和硬度的变化,以及磨损表面形貌和磨屑成分的分析,探讨了ADI的磨损机制。采用Cr合金化制备铸态贝氏体球铁,研究了Cr含量和退火工艺对铸态贝氏体球铁组织和耐磨性的影响,取得了如下研究结果:当保温时间为1.5h时,300℃等温淬火的ADI的基体组织为针状下贝氏体和少量残余奥氏体,其耐磨性最佳;随着等温淬火温度的升高,贝氏体组织逐渐粗化进而转变为羽毛状的上贝氏体,其耐磨性逐渐下降。当等温淬火温度为300℃,随着保温时间的延长,基体组织中贝氏体粗化,保温时间超过4.5h后,残余奥氏体分解为铁素体和碳化物。当载荷小于160N时,保温时间为3.0h时ADI的耐磨性能最佳;当载荷大于160N时,保温时间为1.5h时,ADI的耐磨性能最佳,且耐磨性能随着保温时间的延长而降低。相同热处理工艺条件下,ADI的磨损失重随载荷的增加而增大。对ADI磨损前后残余奥氏体量的分析和硬度测试发现,磨损后ADI的残余奥氏体数量减少,硬度升高。其中300℃×1.5h等温淬火获得的ADI的残余奥氏体量由磨损前的23.0%减少至19.1%;硬度由磨损前的503HV增加到713HV。当ADI的基体组织为下贝氏体和残余奥氏体时,其磨损机制主要为氧化剥落磨损和部分的疲劳磨损和粘着磨损。当ADI的基体组织为上贝氏体和残余奥氏体时,其磨损机制以疲劳磨损和粘着磨损为主,存在少量的氧化剥落磨损。当保温时间为7.0h和9.0h,组织中析出了碳化物时,其磨损机制主要为疲劳磨损和磨粒磨损以及少量的粘着磨损。采用Cr合金化制备了铸态贝氏体球铁,其基体组织中的贝氏体和残余奥氏体均含量随Cr量的增加而增加,耐磨性能也随Cr的增加而增强,在Cr0.4%时达到最佳,当继续增加含Cr含量至0.6%时,耐磨性开始下降。500℃退火时,铸态贝氏体球铁发生了残余奥氏体的分解,其贝氏体仍保留铸态的形貌,随着退火温度的升高,贝氏体和残余奥氏体均发生了分解,800℃退火后,基体组织转变为细片状珠光体和铁素体的混合组织,其耐磨性下降,低于铸态贝氏体球铁。铸态和退火态贝氏体球铁磨损后的硬度均较磨损前有所升高。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG143.5;TG164.2

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本文编号：1140225