马氏体钢干摩擦表层磨损裂纹形成的力学条件和微观机制

钢铁材料干摩擦接触表层在较高的法向载荷和滑动速度条件下将产生严重的塑性变形,其内部结构将发生演变。结构演变过程包括晶粒被拉长、细化和纳米化,这些变化将直接影响磨损裂纹的萌生与扩展行为。对干摩擦过程中的应力应变进行计算分析,采用聚焦粒子束定位切割制样(FIB)和高分辨透射表征(HRTEM)技术研究马氏体钢干摩擦过程中的结构演变力学条件和微观机制。结果表明:在干摩擦过程中产生的累积应力应变条件下,严重塑性变形层形成了纳米层片结构,裂纹将首先萌生于这些结构内部。该研究为评估干摩擦接触表层的应力应变条件、分析板条马氏体在塑性变形层的结构演变规律和揭示磨损裂纹形成机制提供了理论基础。     

轨钢磨损行为的试验

在实验室条件下用圆盘试样模拟了钢轨的接触条件。研究了滑差和接触应力对珠光体轨钢磨损行为的影响。通过滚磨表面下扫描电镜观察及测试,分析了磨损过程中的磨损形式及其相互作用机理。结果表明,磨损速率随滑差而增大,滑差增至4%时,达到极限摩擦系数。磨损量与滑动摩擦功呈线性关系,与滑动距离成正比。干磨条件下,表层组织发生强烈的塑性形变,使组织沿平行于表面层状分布。粘附磨损和疲劳磨损是轨钢的主要磨损形式。     

M50钢高应力高温摩擦磨损行为与微观机制

利用SRV-4摩擦磨损试验机对M50轴承钢进行了滑动摩擦试验,通过改变试验环境温度与加载应力探究了M50钢的高温摩擦磨损性能。采用激光共聚焦显微镜(LSCM)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)观察高温高应力下磨损对钢的影响。研究发现,试验环境温度200℃与210 MPa以上摩擦剪力的共同作用下,大尺寸MC型碳化物表层基体粘着剥落,MC型碳化物破碎、迁移,加剧磨损。试验环境温度200℃粘着磨损加剧且磨损面形成的(Cr, Fe)₂O₃氧化膜厚度不足导致粘着磨损量达到最大值。试验环境温度升高至315℃,氧化膜趋于连续且膜厚增加,粘着磨损减弱,接触应力2.05 GPa时摩擦因数相较于室温下降27%。     

Cu–(Fe–C)合金中Fe–C相的固态转变对其摩擦磨损行为及机理的影响

采用光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）、纳米力学探针、力学性能测试以及室温摩擦磨损实验研究了Cu–(Fe–C)合金的铸态组织、形变态组织、Fe–C相形貌、力学性能和摩擦磨损行为。结果表明,Cu–(Fe–C)合金中弥散分布着微米级和纳米级的Fe–C相,其中微米级的Fe–C相在淬火和回火过程中发生了固态转变,这种固态转变与钢中的马氏体转变和回火转变类似。合金先在850 ℃淬火,然后在200、400和650 ℃回火,Fe–C相由针状马氏体逐渐向颗粒状回火索氏体转变,Fe–C相纳米硬度分别为9.4、8、4.2和3.8 GPa,实现了对强化相硬度的控制。室温摩擦磨损实验结果表明,随着回火温度升高,合金的磨损机制逐渐由犁削向黏着磨损和大塑性变形转变,导致合金的耐磨损性能降低。这一结论可以为通过Fe–C相的固态转变的方法调控Cu–(Fe–C)合金的摩擦磨损性能提供参考作用。      

高温渗碳齿轮钢的晶粒粗化行为

  为了开发适合980 ℃高温渗碳的齿轮钢，利用伪渗碳方法，研究了铌质量分数为0、0.036%、0.060%和0.100%的18Cr2Ni2Mo渗碳齿轮钢在930和980 ℃的晶粒粗化行为。结果表明，由于析出NbC钉扎晶界，铌微合金化可以显著细化试验钢在930和980 ℃奥氏体化后的晶粒尺寸，且随着铌质量分数增加，铌微合金化明显抑制试验钢在980 ℃长时间奥氏体化晶粒粗化倾向。添加0.100%Nb的18Cr2Ni2Mo齿轮钢在980 ℃奥氏体化20 h后，平均晶粒尺寸仍然在26 μm左右，适合于980 ℃高温长时间渗碳。     

CSiMnCrVNb细晶钢的组织与性能

对于微合金化的碳的质量分数为0.15%～0.35%的CSiMnCrVNb合金钢,通过控制锻造比获得11～12级奥氏体原始晶粒.研究了试验钢的磨擦磨损行为,结果表明:于摩擦磨损条件下,碳含量较低的试验钢随载荷及磨损速度的增加,其磨损形式逐渐由显微切削转变为严重的粘着磨损并伴有疲劳剥落现象;碳含量较高的试验钢随载荷和磨损速度的增加,其磨损形式仍以显微切削为主,但犟沟变宽、加深,并伴有轻度粘着磨损及疲劳剥落现象.在动载冲击磨损条件下,其磨损形式以磨料磨损为主.碳的质量分数为0.35%的试验钢具有较好的组织、综合力学性能,在磨损过程中既可以抵抗石英砂磨粒的切削,又可以减少表面金属的剥落,表现出较佳的耐磨性.     

钛合金与钢的干滑动磨损行为对比

采用高温磨损试验机对TC11合金和H13钢进行了各种温度和载荷下的磨损试验,对比研究了它们的磨损行为。研究发现,随温度和载荷的变化,TC11合金和H13钢表现出完全不同的磨损行为。随着温度升高,TC11合金的磨损率在200℃时增加,然后大幅度降低,在400~600℃达到最低值。而H13钢的磨损率先降低,在200℃达到最低值,随后显著增加,在400~600℃出现从轻微至严重磨损的转变。其行为差异是由于氧化物的保护作用和两种材料热软化抗力的不同而引起的。     

新型马氏体钢冲击磨料磨损性能及磨损机制的研究

在MLD-10型冲击磨料磨损试验机上研究了1．5J冲击能量下ADVANS450W和ADVANS600W两种马氏体钢的冲击磨料磨损性能。采用IAS8．0软件定量计算了磨损面SEM图像中各种形貌的面积，每种形貌的面积大小直接反映相应磨损机制在磨损过程中所起作用的大小。结果表明，ADVANS450W钢和ADVANS600W钢在1．5J冲击能量下的磨料磨损性能均优于ZGMn13钢；两种钢的磨损机制均为磨料嵌入、塑变疲劳和犁削，且均以犁削为主；随着材料硬度的提高，磨料嵌入和塑变疲劳减少，犁削增加。     

20CrNi2Mo钢干摩擦磨损行为及次表层马氏体形变

 利用MMU-10试验机,在0.13 m/s的速度下,分组对20CrNi2Mo盘环对摩试样进行100、120、150 N接触载荷下的干滑动摩擦磨损试验。采用SEM、EDS、EBSD表征摩擦磨损后环试样表面和截面的形貌及元素。结果表明,接触载荷为150 N时摩擦因数最低、磨损量最大。摩擦热导致磨损表面出现严重的氧化和脱落材料焊结现象,磨损机制由氧化磨损、磨粒磨损和黏着磨损构成。磨损导致了次表层组织变化,出现严重塑性形变层和马氏体形变层。截面EBSD分析结果反映了表层至次表层的应变,EBSD菊池花样质量从表面朝深度方向逐渐提升,采用EBSD图像分割处理及Band Contrast平均值求解可准确找出磨损导致的形变层终止区域。     

大功率机车车轮材料滑动摩擦磨损的试验研究

车轮短时间的滑行会带来剧烈的摩擦磨损。为了研究大功率机车车轮材料耐滑动摩擦磨损性能,利用SRV摩擦磨损试验机对3种新型车轮材料J1、J2、J3进行室温及高温条件下的滑动摩擦磨损试验,通过三维白光干涉表面形貌仪对磨痕的三维形貌进行记录和测量,比较了3种材料的摩擦磨损特点和耐磨性能;测试了车轮材料的力学性能,利用显微硬度对...     

Dry Sliding Oxidative Wear in Plain Carbon Dual Phase Steel

 To investigate the tribological potential of the dual phase (DP) steel as a wear resistant material, the wear and the friction characteristics of this steel, which consists of hard martensite islands embedded in a ductile ferrite matrix, have been investigated and compared with those observed in plain carbon hardened (H) steel that has the same carbon content of 02%. Dry sliding wear tests have been carried out using a pin on disk wear testing machine at different normal loads of 213 N, 285 N, 357 N, and 426 N and at a constant sliding velocity of 120 m/s. The analysis of surface and wear debris of samples showed that the wear mechanism was mainly mild oxidative. The friction and the wear rate of the H steel and the DP steel have been explained with respect to the microstructure and the wear mechanism.     

高铬白口铸铁低速重载条件下的干滑动摩擦磨损特性

研究了不同类型碳化物和不同基体组织的高铬白口铸铁在低速（滑动速度为0.4187～1.0467m/s），重载（接触应力为1～21MPa）条件下与淬火40Cr钢（硬度HRC51～53）配副的干滑动摩擦磨损特性，结果表明，在（Fe,Cr)7C3、（Fe,Cr）3C和（Fe,Cr）33C63种碳化物中，（Fe,Cr）7C3有利于提高高铬白口铸铁的耐磨性，（Fe,Cr）3C有利于降低摩擦系数，共析组织，奥氏体和马氏体3种基体相比，共析组织基体使合金具有较高的摩擦系数，而奥氏体基体合金的耐磨性最好，存在一个临界摩擦应力，当摩擦应力大于此值时，磨损率急剧上升。     

3Cr2W8V钢高温高载下的干摩擦滑动磨损特性

对３Ｃｒ２Ｗ８Ｖ钢高温高载下的干摩擦滑动磨擦滑动磨损性及磨损面形貌、磨损面表层和次表层的组织和硬度进行了试验和分析。结果表明：高载下３Ｃｒ２Ｗ８Ｖ钢的力学性能是决定材料磨损特性的低载下磨损面上形成氧化物磨屑的覆盖,而在国高载和高温下都未形成氧化物磨屑的覆盖;高温高载下,主要因３Ｃｒ２Ｗ８Ｖ钢本身承能力下降,氧化物磨屑未能覆盖于磨损面上,故对磨损面起不到保护作用。     

Dry Friction and Wear Characteristics of Rare-Earth/MoSi_2 Composite

MolybdenumDisilicide (MoSi2 )intermetallicspossessesmetallic likeandceramic likeproperties .Studyonitsfrictionandwearcharacteristicshasim portanttheoreticalandpracticalsignificance[1～ 5] .ItisusefultoreinforcetheMoSi2 materialbyusingthesec ondphaseforimprovementofthefrictionandwearcharacteristics[3 ,6] .Hawketal.[3 ] comparedthewearresistanceofMoSi2 withthatofMoSi2 Nbcomposites ,Nb ,aluminides (Fe3 Al,TiAl)andoxidationceramics(Al2 O3 andPS ZrO2 ) ,andfoundthatthewearresis tanceofMoS…     

HVAF 制备 WC 基涂层结构与滑动摩擦磨损性能研究

采用HVAF超音速火焰喷涂制备三种WC基金属陶瓷复合涂层以及金属涂层Ni60,对比分析了各涂层的微观形貌、硬度、沉积速率、滑动摩擦磨损性能。结果表明:HVAF超音速火焰喷涂制备的各涂层与基体结合良好、涂层结构致密,孔隙率1.5%;随着复合涂层中碳化物陶瓷增强颗粒的增加,各涂层的显微硬度增大,沉积速率降低;摩擦磨损试验显示WC-10Co-4Cr、WC-12Co涂层磨损量仅为金属涂层Ni60的1/20,表现出优异的耐滑动磨损性能。     

Evaluation of Dry Sliding Wear Behaviour of Plasma Transferred Arc Hardfaced Stainless Steel

 The effects of different experimental conditions on the dry sliding wear behavior of stainless steel surface produced by plasma transferred arc (PTA) hardfacing process were studied. The wear test was conducted in a pin on roller wear testing machine, at constant sliding distance of 1 km. Mathematical models were developed to estimate wear rate incorporating with rotational speed, applied load and roller hardness using statistical tools such as design of experiments, regression analysis and analysis of variance. It is found that the wear resistance of the PTA hardfaced stainless steel surface is better than that of the carbon steel substrate.     

TiNiCu 干滑动磨损机理

研究了干滑动磨损条件下TiNiCu合金的磨损行为。TiNiCu合金的耐磨性能优于TiNiFe及TiNi合金。TiNiCu合金主要存在三种磨损机理 :摩擦副接触表面的变形粘着作用导致的粘着磨损机理 ;38CrMoAl表面上硬的微凸体及TiNiCu表面上脱落的磨屑在TiNiCu表面上造成的磨粒磨损机理 ;循环变化的接触应力产生的表面疲劳磨损机理。     

钒对30MnSi钢热变形行为的影响

通过对30MnSi和30MnSiV两种钢在Gleeble-1500热模拟试验机上的高温压缩变形实验，分析了不同变形条件下微合金元素钒对变形抗力的影响，通过试验数据的计算可知，30MnSiV钢的再结晶激活能比30MnSi钢大6.7%左右。