PDF《等温 淬火球墨铸铁耐磨性的研究》

3 种AD I 的组 织基本相同, 可见较粗大的下贝氏体针和较多的白亮 (a) Low er bainite and austenite of AD I5 (b) Low er bainite and austenite of AD I3 F ig

1 M etallographs of AD I5 and AD I3 (1 000*) 图1AD I5 和AD I3 的微观组织金相显微照片(*1 000) 区, 只是白亮区的硬度不及AD I5 的高[如图

1 (b) 所示]. 采用 X 射线能谱分析下贝氏体针中的碳化物, 得知其成分为 2. 16% Si、 余量为 Fe 和C, 证实该碳 化物是含 Si 的Ε2Fe2. 4C. 摩擦磨损试验在MM

2200 型摩擦磨损试验机上进行, 上试样加压固定, 下试样 转动 . 取待测的各材质作为上试样, 取淬火回火的 45# 钢作为下试样, 其硬度为 H R C51. 试样的厚度为

10 mm , 直径

40 mm , 试验条件为载荷

250 N , 线速度 表3试样的磨损质量损失 Table

3 W ear mass loss of the speci mens Low er specim ens U pper specim ens H R C M ass loss of upper specim ens Λg M ass loss of low er specim ens Λg Total w ear m ass loss Λg 45# steel 45# steel

51 48.

7 78.

3 127.

0 45# steel 20Cr

54 30.

0 84.

0 114.

2 45# steel AD I1

48 19.

3 29.

3 48.

6 45# steel AD I2

46 19.

4 27.

6 47.

0 45# steel AD I3

48 18.

9 28.

0 46.

9 45# steel AD I4

42 24.

6 27.

5 52.

1 45# steel AD I5

49 17.

4 25.

6 43.

0 0.

52 m s, 经2*104 次循环后卸载, 采用称重法测量 样品的磨损质量损失 .

2 结果与讨论 各种试样的硬度值和磨损质量损失见表 3. 可见, 在干摩擦条件下,

5 种不同成分的AD I 材料的耐 磨性均显著优于渗碳淬火 20C r 钢和淬火回火 45# 钢, 其中AD I5 的磨损量是淬火 45# 钢的

1 2. 80, 其 摩擦副的整体磨损量是淬火 45# 钢的

1 2. 95. 渗碳淬 火的 20C r 钢与淬火 45# 钢相比虽然自身的磨损质量 损失较小, 但偶件试样的磨损质量损失较大 . 试验表 明, 在干摩擦条件下,AD I 材料与淬火回火的 45# 钢 配副时不仅其本身的磨损质量损失较小, 还可以显著 地降低偶件的磨损, 因而是较为理想的耐磨材料 . 试样的磨损表面形貌 SEM 分析结果表明, 所有 F ig

2 SEM m icrographs of the wo rn surface of AD I3 (100*) 图2AD I3 磨损表面形貌 SEM (*100) AD I 试样的磨损表面均较为光滑和平整(见图 2) , 无191第3期刘伟等: 等温淬火球墨铸铁耐磨性的研究 表面粘着和金属转移;

而渗碳淬火 20C r 钢和淬火回 火45# 钢试样磨损表面均呈现严重的粘着转移迹象, 其中 45# 钢磨损表面的粘着和金属转移更为严重. 在 干摩擦条件下,AD I 材料表现出优良的耐磨性, 原因 在于其下贝氏体加少量的残余奥氏体基体组织具有 优良的强韧性[4,

5 ] ;

另外, 因摩擦力的作用, 石墨坑发 生塑性变形, 石墨吸附空气中的水分子起到良好的润 滑作用, 从而有效地降低了摩擦系数[6 ] , 并降低了偶 件的磨损, 提高了摩擦副的整体耐磨性 . 从图

2 还可 以看出, AD I 试样磨损的主要原因在于石墨坑边缘 的变形、 破损和显微切削 . 在本试验中由于各种AD I 材料在成分和组织结 构上的差异, 其在干摩擦条件下的耐磨性能也有所不 同.从表

3 可以看出, 试样AD I

1、 AD I2 和AD I3 的磨 损质量损失相差很小, 据此我们认为, 合金化元素Cu 和微合金化元素V 以及N b 对AD I 材料的耐磨性影 响不大 . AD I5 中M n 的含量只有 0. 39% , 为了提高 淬透性, 加入了 0. 23% 的M o. M o 提高淬透性的能力 是M n 的2倍, 但却不象M n 那样强烈降低M s 点和 推迟贝氏体转变 . 因此,AD I5 的贝氏体转变较充分, 下贝氏体多而细小, 白亮区中马氏体也相对较多, 虽 然其塑性和冲击韧性较差, 但耐磨性得到提高, 并降 低了整个摩擦副的磨损 . 而AD I4 与AD I3 的不同在 于前者加入了微量的B i 用来细化共晶团石墨和减少 M n 在晶界上的偏析, 结果使得AD I4 中单位面积内 的石墨球个数变得多而细小, 基体中的残余奥氏体增 多, 虽然塑性和冲击韧性显著提高, 但却降低了硬度, 因而其耐磨性是AD I 材质中最差的 . 这说明石墨对 AD I 耐磨性的影响是两方面的, 它可以减摩, 但过多 的石墨坑也增加了其边缘变形和破损的几率、 并减少 了表面的有效承压面积, 反而对耐磨性不利 .