耐磨铁硼合金制备及两体磨损性能测试.ppt

School of Materials Science and Engineering (MSE) 材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering (MSE) 耐磨铁硼合金制备及两体磨损性能测试 西安交通大学铸造与耐磨材料研究所 Page */22 Outline 实验目的 实验概述 实验内容 实验材料与设备 实验报告要求 思考题 Page */22 Purpose 了解铁硼合金熔炼方法 观察铁硼合金室温组织，依据相图分析其凝固过程中的组织转变 了解两体磨损试验原理 了解铁硼合金两体磨损特性 Page */22 Summary 合金熔炼 铁硼合金相图及凝固过程 两体磨损试验原理 Page */22 Details 1）合金冶炼： 实际熔炼时的操作步骤为：先加入废钢和难熔的纯铁，待扒渣熔清后加入铬铁，锰铁，硅铁，一次脱氧后按照设计成分调整钢水成分，然后倒出钢液，将硼铁放置于炉底再倒回钢液，经熔清扒渣后进行二次脱氧，最后出钢水。 浇铸完毕后，在铸型表面覆盖一层珍珠盐作为保护剂，使得熔体凝固速度较慢，补缩充分，搁置10个小时左右待充分冷却后，进行清砂得到所需试样 Page */22 熔炼过程中，钢液出炉温度控制在1600℃-1620℃，浇注温度控制在1460℃-1480℃，砂型在浇注前至少在300℃烘烤8h 元素 C B Mn Si P S Fe 成分设计 0.5 2.0 1.0 0.8 0.05 0.05 余量 铁硼合金成分/ wt% Page */22 2）45钢的凝固过程 1 2 3 4 5 Page */22 Page */22 钢中加硼的优点 钢中加入微量硼能够显著提高淬透性并改善韧性。因为微量硼的沿晶界偏聚可通过预先占有合适的形核位置，降低奥氏体晶界能，抑制铁素体的形核，推迟铁素体的形成，同时晶界上的硼原子也阻滞晶界原子的扩散，使铁素体在晶界上扩散形核减缓，从而增加淬透性。 此外，加硼处理后，由于硼是表面活性元素，吸附在硫化物、氧化物表面，阻止夹杂进一步长大，使夹杂变得细小、圆整，均匀分布于晶界，基本上消除了II型夹杂在晶界偏聚，强化了晶界，减小了局部应力集中，抑制了裂纹萌生，降低了裂纹扩展速度，使材料韧性提高。 Page */22 铁硼合金相图及凝固过程 Page */22 Page */22 取样位置及试样尺寸 金相及硬度测试位置 两体磨损试样切取位置 Page */22 磨损的分类 磨料磨损：物体表面与硬质颗粒或硬质凸出物（包括硬金属）相互摩擦引起表面材料损失。 粘着磨损：摩擦副相对运动时，由于固相焊合作用的结果，造成接触面金属损耗。 表面疲劳磨损：两接触表面在交变接触压应力的作用下，材料表面因疲劳而产生物质损失。 腐蚀磨损：零件表面在摩擦的过程中，表面金属与周围介质发生化学或电化学反应，因而出现的物质损失。 微动磨损：两接触表面间没有宏观相对运动，但在外界变动负荷影响下，有小振幅的相对振动（小于100μm），此时接触表面间产生大量的微小氧化物磨损粉末，因此造成的磨损称为微动磨损 Page */22 3) 两体磨损试验原理 两体磨损是指磨料固定在摩擦平面上，试样在竖直压力作用下在上面滑动的一种磨损方式。在两体磨料磨损过程中，试样表面受到砂纸磨粒尖角的显微切削作用，这种切削作用不断的在材料表面产生犁沟，最终促使试样产生磨损失重 。 Page */22 图3 销盘磨损试验机 Page */22 Contents 根据铁硼相图在光学显微镜下观察铁硼合金室温组织并与45钢组织进行对比 采用HRS-150型洛氏硬度机测量高硼合金硬度 对高硼合金及45号钢进行两体磨损试验，并对比两者的磨损性能差异 在光学显微镜下初步分析磨损试样的磨损面 Page */22 Materials and Equipment 所涉及到的主要实验材料及设备有： 1)铁硼合金熔配原料：废钢、纯铁、硼铁、硅铁、锰铁、低铬铁，45钢 2)10Kg 中频感应电炉、光学显微镜、HRS-150洛氏硬度机、ML10型两体磨损试验机、Neophot 21光学显微镜 Page */22 Page */22 材料类别 洛氏硬度（HRC） 磨损失重（mg） 铁硼合金 45号钢 表3 材料硬度及磨损失重分析 Page */22 Requirements 绘制铁硼合金室温组织示意图 测试铁硼合金与45号钢洛氏硬度 分别记录两种材料在三次磨损试验中的磨损失重并求其平均值，在此基础上分析两种材料磨损性能差异。通过初步的磨损面形貌观察，并拍照，同时分析磨损性能差