论文部分内容阅读
高硼铁基合金作为一种新型耐磨材料逐渐得到了应用,其室温磨损研究比较成熟,而高温磨损性能的研究较少。利用金属硼化物比相应的金属碳化物的耐高温氧化性更好的特点,可将高硼中碳合金部分地替代高温耐磨合金的使用,本学位论文依托于省院省校科技合作专项——高硼低合金高速钢复合轧辊研究与产业化,对1.7%B的高硼中碳合金进行了高温磨损的初步研究。本论文采用X射线衍射、金相显微镜、扫描电镜和能谱仪等研究了淬火冷却方式、淬火温度这两个热处理工艺要素对合金组织转变的影响,及其转变组织与高温磨损性能的关系,并探讨了不同环境下200～600℃高温的磨损特性。研究表明,在空冷、油冷和水冷三种方式淬火时,合金基体中析出的粒状硼碳化合物随冷却速度增大而增多,硬度也逐渐提高,耐磨性也随着提高,试样摩擦表面的剥落量大幅减小,微观切削量逐渐增大,共晶硼碳化合物的氧化较轻并发生断裂磨损；在950～1100℃水淬时,随着淬火温度升高,基体中析出的粒状硼碳化合物也增多,硬度也随着提高,但耐磨性反而不断降低,高硼中碳合金获得了与轧辊用高速钢相近的耐磨性,950℃水淬试样发生塑性变形与氧化磨损、磨料磨损和粘着磨损,淬火温度提高后塑性变形减轻而粘着磨损变得更严重。研究还表明,随着磨损温度的升高,摩擦系数的波动在低真空条件下逐渐变得剧烈,在空气环境下逐渐减小,而在磨料环境中摩擦系数波动剧烈且没有规律；低真空时磨损量在500℃下随温度升高而线性增加,而600℃时增大了一个数量级,空气环境下200℃、300℃和600℃时磨损量较小而400～500℃时较大,磨料磨损时200℃的磨损量较大而后在300～600℃内逐渐增大。低真空时摩擦热主要依靠热传导来散失,随温度升高摩擦表层由局部塑性变形疲劳和氧化磨损转变为材料软化甚至出现带状组织而导致材料塑性流动增强而流失,并产生更强的氧化、粘着磨损,环境温度为600℃时合金的摩擦表层进显著地软化使共晶硼碳化合物严重碎裂；空气环境下200～300℃时发生局部的塑性变形、氧化和粘着磨损及磨粒磨损,400～500℃时此类磨损变得更加严重,而600℃时基体和化合物都发生了强氧化作用并迅速形成均匀的氧化膜,因氧化膜的疲劳和剪切撕裂而磨损；添加硬磨料条件下,200℃出现严重的微观切削,深而宽的切削沟槽方向各异,温度升高后试样摩擦表面的微观切削逐渐减轻而氧化膜的疲劳磨损与撕裂逐渐增强,600℃时厚且均匀的氧化膜遭受大面积的疲劳破坏,且剥落后的新表面又出现细小但明显的微观切削。