耐磨铁硼合金制备及两体磨损性能测试.课件

1、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 2/22 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 3/22 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 4/22 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 5/22 Details1）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

2、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 6/22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CBMnSiPSFe成分设计0.5 2.01.00.80.050.05余量铁硼合金成分/ wt% Page 7/222）45钢的凝固过程12345Page 8/22Page 9/22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

3、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 10/22铁硼合金相图及凝固过程Page 11/22Page 12/22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 13/22磨损的分类磨料磨损：物体表面

4、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100m），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 14/223) 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

5、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 15/22图3 销盘磨损试验机Page 16/22 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 17/22 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 18/22Page 19/22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 20/22 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异产生的原因P