45#钢的磨损机制.doc

45# 钢的磨损性能和磨损机制 孙* （齐鲁工业大学 机械与汽车工程学院 ***） 摘要： 45# 钢是最常见的结构钢材之一，价格便宜，并可以制造强度要求较高的零件，是机械制造中广泛应用的中碳优质碳素结构钢。它具有良好的切削加工性能，通常在调质或正火状态下使用，经调质成索氏体时，具有高的强度和塑性等综合力学性能。磨损是金属材料最常见的失效形式之一，基于这种材料的广泛使用，关于它的磨损性能的研究具有非常积极的意义。 关键词：45# 钢；磨损性能；微观组织 Abstract： 45 Steel is one of the most common structural steel, cheap, and can manufacture parts requiring high strength, carbon is of high quality carbon structural steel widely used in machinery manufacturing. It has good cutting performance, usually in the use of quenched and tempered or normalized condition, when quenched and tempered into sorbite, has high mechanical strength and ductility properties and the like. Wear failure is the most common form of a metallic material, based on the widespread use of this material, on its research and Wear Properties has a very positive meaning. Keywords：45 steel;wear resistance;microstructure 前言： 磨损指摩擦体接触表面的材料在相对运动中由于物理作用，间或伴有化学作用而产生的不断损耗的现象。它是摩擦学研究的重要内容，经淬火后得到淬火马氏体，呈板条状，另外还有少量未溶碳化物和残余奥氏体。回火后随回火温度的提高，组织发生了复杂的转变。 首先马氏体中的碳开始发生偏聚，接着马氏体发生分解，析出弥散分布、小片状的ε碳化物，同时过饱和铁素体的碳含量和正方度均下降、成为低碳马氏体，回火温度超过200℃时，残余奥氏体发生分解300℃左右，碳化物的晶格、形态、尺寸及分布都发生变化400℃得到回火屈氏体在铁素体基体中弥散分布着微小粒状或片状渗碳体，铁素体相已回复，其亚结构已不同于马氏体但尚未再结晶， 故仍具有马氏体基本形貌；到了500℃和600℃，渗碳体的聚集长大和α相再结晶，形成回火索氏体，马氏体片状特征消失另外，淬火后，硬度随回火温度的升高而降低。淬火硬度为53 HRC，200℃、400℃回火后硬度分别为47HRC和36HRC，600℃回火时降到不足20HRC，说明组织发生了剧烈软化。 不同回火组织在室温下磨损质量损失随载荷的增加而增加，但它们之间的差别并不大，不同回火组织的磨损性能对载荷的增加并不敏感，直到150N时不同回火组织的磨损质量损失出现显著差异。这表明随回火温度升高到500℃，钢的组织发生明显软化，磨损率显著提高。50～100N的载荷范围内磨损质量损失是下降的，原因是随着载荷的增加，磨面的氧化物逐渐增多，这些氧化物阻止了基体与磨盘的直接接触，具有有效的减磨作用，对磨损表面起到了保护作用。 载荷小于100 N时，磨损质量损失变化较小；超过100N时，回火索氏体的磨损质量损失开始急剧上升，而回火马氏体和回火屈氏体的磨损质量损失略有增加。 磨面上出现清晰的划痕和细小的氧化物颗粒，磨损质量损失变化不大，并未出现大面积的氧化层，说明此时属于磨粒磨损阶段它的形成原因是：摩擦表面之间的微凸体在两个面相对滑动时就相当于磨粒，对摩擦表面的作用力可分为法向力和切向力，法向力使磨粒压入表面，切向力使磨粒沿切向力方向推进，综合作用的结果就是在摩擦表面形成犁沟，造成磨粒磨损。 出现大面积的氧化层和少量的剥落坑，随环境温度的上升，磨面氧化层逐渐变厚，剥落坑的数量和面积明显增加。这是因为氧化膜脆性较大，在外力作用下极易发生裂纹萌生和裂纹的疲劳扩展，最终导致疲劳剥落。剥落下来的氧化物一部分离开摩擦系统，造成磨损；另一部分在摩擦表面被磨碎成细小的颗粒状，被碾压在剥落区内，可以认为此时45 钢的磨损机制为氧化物的疲劳剥落。 磨面发生了明显变化，一方面看不到大面积剥落的氧化层，只有细小的氧化物颗粒，表面显得十分