高强度珠光体钢丝组织及其三体磨料磨损性能研究

发布时间：2020-11-14 10:43

　　 本文通过TEM、SEM等测试技术，通过对70钢深度拉伸塑性变形及退火处理过程中的组织及三体磨料磨损性能进行分析，系统研究了(1)深度拉伸塑性变形及退火处理对70钢机械性能的影响；(2)深度拉伸塑性变形及退火处理对70钢显微组织的影响；(3)70钢深度拉伸塑性变形强化机制；(4)深度拉伸塑性变形70钢三体磨料磨损性能；(5)深度拉伸塑性变形70钢三体磨料磨损机制。 研究表明，强烈冷拉塑性条件下，70钢的抗拉强度和显微硬度显著提高，抗拉强度和显微硬度与70钢应变量之间呈线型关系；70钢的抗拉强度和显微硬度随退火温度的升高呈先上升后下降的趋势。 强烈塑性变形条件下，70钢中的珠光体片间距不断减小，珠光体团发生转动、取向逐渐与拉伸轴方向趋于一致，渗碳体片发生变形(如弯曲等)、减薄、颈缩和断裂；变形量大时，渗碳体发生大量溶解。200℃退火，钢丝的组织几乎没发生变化。退火温度升高时，球状渗碳体数量急剧增多并逐渐长大，当退火温度超过700℃，韧性得到了大幅度提高，同时抗拉强度急剧下降。 在石英砂磨料磨损工况下，强烈塑性变形可以少量提高70钢的耐磨性，真应变对耐磨性几乎没有贡献。而在玻璃砂磨料磨损工况下，强烈塑性变形可以有效地提高70钢的耐磨性，应变量达到2.77时70钢的耐磨性提高2.25倍左右。 在石英砂磨料磨损工况下，不同应变量的冷拉70钢的磨损机理均相同，可以看到压坑、短程犁沟、微观切削以及塑变疲劳磨损，在载荷大的情况下会出现微裂纹；而在玻璃砂磨料磨损工况下，小变形70钢的磨损机理以显微切削和微观犁沟为主，大变形70钢的磨损机理以疲劳磨损为主。 以高速钢为增强相的复合材料中，在石英砂磨料磨损低载荷工况下，高速钢对于耐磨性有一定的贡献，但提高的幅度最大能达到1.41倍。在石英砂磨料磨损高载荷下，高速钢对于耐磨性的影响比较复杂，呈现先增大后减小的趋势。在玻璃砂磨料磨损工况下，耐磨性随着高速钢含量的增大呈增大的趋势。与未添加高速钢的70钢丝相比，35％的复合材料耐磨性可以提高到1.73倍。 在石英砂磨料磨损工况下，高速钢相对于70钢来说，切削和犁沟的沟槽变窄、变浅，因此在小载荷下增加高速钢可以提高材料的耐磨性。但当载荷增大时，增加了高速钢断裂的几率，使得耐磨性随着高速钢含量的增大呈先增大后减小的趋势。而在玻璃砂磨料磨损工况下，高速钢经过磨损后只有浅而窄的划痕，可以用来抵抗磨料的切削和犁削，在一定程度上阻碍了磨粒对基体组织的切削和犁削，起到了保护基体组织的作用，从而使复合材料的耐磨性得到很大的提高。 由复合材料磨损模型进一步解释了在硬磨料下耐磨性随增强相的含量先增大后减小的现象。
【学位单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2007
【中图分类】：TG142.21
【部分图文】：

在普通白口铸铁中加入镍和铬，就形成镍硬白口铸铁。美国，日本及欧洲各国世纪就开始采用镍硬铸铁，目前已发展到镍硬4#，铬含量由2%提高到9%，镍由4巧提高到610%，共晶碳化物由M3C型转变成M7C3型，力学性能显著提高，硬度在HRC以上，主要应用于辊式磨的磨环和磨辊，可铸态使用，这对数吨重不便热处理的大件很有意义。但我国镍硬铸铁的生产较少，主要是由于我国的镍资源比较缺乏，价昂贵[9]。铬系耐磨铸铁是指成分中含有一定数量铬的白口铸铁。铬的加入，可以使铸件易获得白口组织，而且使其性能产生较大改善。所以，几十年来，它一直作为主要耐磨材料使用。经研究发现，碳化物是组成铬系耐磨铸铁的重要组成相，它的尺寸硬度、数量、分布对铸铁的耐磨性和机械性能有着重要影响。在铬系铸铁中通常存三种类型的碳化物，它们分别为(Fe，Cr)3C、(Fe，Cr)7C3、(Fe，Cr)23C6.随着含铬的增加，碳化物的类型由(Fe，Cr)3C转变为(Fe，Cr)7C3和(Fe，Cr)23C6。低铬铸铁中碳化物主要是(Fe，Cr)3C，它通常为三维连续的网状分布，见图1.la)。而高铬铸铁的碳化物主要是(Fe，Cr)7C3，这种碳化物硬度高且呈形态孤立的杆状1.lb)。这就解了高铬铸铁比低铬铸铁的耐磨性高的原因【’0]。

(AccumulativeRollBonding，简称ARB)、循环挤压法、超声波喷丸法和表面机械研磨法(SMAT)等。高压扭转塑性变形法(见图1.2a)可制备出铁及高碳钢、铝及铝合金、铜及铜合金、钦及钦合金、锌及锌合金等块体纳米材料。由于试样特殊的几何形状，试样大部分都处在准静水压缩条件下变形，所以尽管发生较大变形，但变形试样损伤较小。等径通道挤压法(见图1.2b)，由于在整个强烈塑性变形过程中整个工件的截面尺寸不发生变化，因而能实现大尺度工件的纳米化和微晶化。对于等径通道压缩变形，压缩方向和压缩道次对组织的细化非常重要。试样的后续压缩路径有四种(如图1.3所示):路径A:每道次挤压后，试样不旋转，直接进行下一道次挤压;路径Bc:每道次挤压后，试样按同一方向旋转900进入下一道次路径;BA:每道次挤压后，试样按90“交替旋转进行挤压;路径C:每道次挤压后

等径通道挤压法(见图1.2b)，由于在整个强烈塑性变形过程中整个工件的截面尺寸不发生变化，因而能实现大尺度工件的纳米化和微晶化。对于等径通道压缩变形，压缩方向和压缩道次对组织的细化非常重要。试样的后续压缩路径有四种(如图1.3所示):路径A:每道次挤压后，试样不旋转，直接进行下一道次挤压;路径Bc:每道次挤压后，试样按同一方向旋转900进入下一道次路径;BA:每道次挤压后，试样按90“交替旋转进行挤压;路径C:每道次挤压后，试样旋转180“后，进入下一道次.四种路径的应用都导致屈服应力的增加和材料强度的提高，经过几个道次后达到饱和，而此后强度和应变载荷都达到稳定状态127一]。图1.2强烈扭转变形法和等径压缩变形法示意图
【参考文献】

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本文编号：2883385