TC11合金的高温磨损行为和耐磨性

采用高温磨损试验机对TC11合金进行了400~600℃高温干滑动磨损试验,研究了TC11合金的高温磨损行为和耐磨性;并通过X射线衍射分析仪(XRD)、扫描电镜(SEM)以及能谱分析仪(EDS)对磨面和亚表层的物相、形貌和成分进行分析,并探讨了磨损机制。在400℃下随着载荷增加磨损率略有增加,超过200 N时磨损率出现快速提高;当温度进一步提高至500~600℃时,磨损率降到最低,且不随载荷增加而变化。分析表明,在400℃时,磨面上出现塑性变形和撕裂的痕迹以及沿滑动方向的犁沟,同时出现致密的黑色光滑区和剥落区,磨损机制为黏着磨损、磨粒磨损和氧化轻微磨损。而在500~600℃,磨损表面均为致密的黑色光滑区和剥落区,且600℃时的剥落区小于500℃时的,磨损机制为氧化轻微磨损。亚表层分析表明,在高温下磨损表面均形成一层摩擦氧化物层,在400℃时摩擦氧化物层厚度为5~8μm,而在500~600℃,摩擦氧化物层增加到10~15μm,且摩擦氧化物层的致密度随温度增加而提高。摩擦层显示出高的硬度,可达到HV1000以上,而且随着温度增加,显微硬度显著增加。     

NM400/NM500级矿山机械用钢的高温磨损性能及机理

将直径为5 mm的混合烧结Al₂O₃陶瓷球安装在高温滑动摩擦试验机夹持工具上与耐磨钢组成摩擦副, 研究了耐磨钢与氧化铝陶瓷球在200~300 N、100~400 r·min-1不同载荷下的滑动摩擦行为.结合X射线衍射分析技术和扫描电镜等分析手段研究了NM400和NM500两种耐磨钢在室温~300℃下摩擦界面处材料的氧化物形成、磨损表面形貌和显微组织等行为.随温度升高, NM400和NM500的摩擦系数仍然处于0.27~0.40的范围内, 但两者的平均摩擦系数分别从0.337、0.323逐步降低至了0.296和0.288.在300℃时, 氧化物的产生是摩擦系数略有下降的主要原因.随着温度的升高, 摩擦行为首先以磨粒磨损为主, 随后逐渐发生氧化物的压入-剥离-氧化现象, 使磨损速率略有降低.通过高温摩擦磨损行为与微量氧化模型的分析发现, NM400和NM500钢在室温至300℃的磨损机制是磨粒磨损、挤压变形磨损以及微量氧化物磨损的共同作用.NM500钢表现出更加良好的耐磨性能主要原因是其硬度强度高于NM400钢.在高强微合金马氏体耐磨钢中添加少量合金元素, 使其在高温摩擦过程中产生一定量稳定附着的氧化物, 在一定程度上能够起到降低磨损率的作用.      

30 wt.% 碳化物含量 (Cr,Fe)7C3/Fe3Al 金属陶瓷涂层磨损行为

采用销-盘往复干摩擦磨损试验研究了30wt.%碳化物含量的由原位自生(Cr,Fe)_7C_3颗粒弥散强化的(Cr,Fe)_7C_3/Fe_3Al金属陶瓷涂层的形貌、硬度,以及室温和400℃下的磨损性能。为了便于对比,同时测定了不同温度下的RuT350基体、Fe3Al涂层硬度。此外,在相同条件下,测定了室温和400℃时RuT350基体和NiCr-MoCr_3C_2涂层的摩擦磨损情况。结果表明,(Cr,Fe)_7C_3/Fe_3Al涂层硬度随温度升高衰减较慢,且在相同的接触载荷下,(Cr,Fe)_7C_3/Fe_3Al涂层的摩擦系数明显低于RuT350铸铁,其与摩擦副的总磨损量400℃下仅为RuT350基体与摩擦副总磨损量的45.8%,其室温与400℃下的耐磨性优于Fe3Al涂层和NiCr-Mo-Cr_3C_2涂层。(Cr,Fe)_7C_3/Fe_3Al具有较高的中高温耐磨性主要源于金属间化合物Fe3Al粘结相在特定的温度范围具有异于普通合金的R现象,致使(Cr,Fe)_7C_3/Fe_3Al具有较高的高温硬度,并存在大量弥散分布的细小(Cr, Fe)_7C_3晶粒,不易造成陶瓷颗粒从金属相中脱落在磨损表面形成第三粒的协同机制。     

1Cr9Mo钢高速气-固两相流冲蚀磨损

采用自制的激波驱动气-固两相流冲蚀磨损试验装置,选取SiO₂、Al₂O₃和SiC颗粒,对煤化工常用材料1Cr9Mo钢进行高速气-固两相流冲蚀磨损试验研究.结合试件表面冲蚀磨损形貌,分析冲击速度、冲击角度、颗粒硬度、颗粒粒径、试件温度等因素对材料的冲蚀磨损率的影响.结果表明:在20℃和400℃下,1Cr9Mo钢的最大冲蚀磨损率均出现在15°-25°的冲蚀角之间,体现出典型塑性材料的冲蚀磨损特征;低角度冲蚀时磨损机理以颗粒的切削作用为主,高角度冲蚀时颗粒垂直撞击材料表面产生凹坑并致使凹坑周围的片状物碎屑从材料表面剥离;试件冲击速度指数在2.3-3.2范围内,磨损率受颗粒硬度影响较大;在相同冲蚀条件下,硬度较高的Al₂O₃和SiC颗粒对试件的磨损率比SiO₂颗粒高一个数量级;磨损率随颗粒粒径的增大呈现先递增后下降的趋势;在400℃时SiO₂颗粒对试件的冲蚀磨损率明显提高,磨损率最大值约为20℃时的3倍.      

Inconel600合金高温微动磨损特性

采用SRV-Ⅳ高精度微动磨损试验机研究核电材料Inconel600合金的高温微动磨损行为和机制.温度升高有利于黏着区的形成,抑制微滑区的产生,促使摩擦系数和磨损量逐渐减小.摩擦氧化主要发生在环状滑动区,中心黏着区相对很少.高温下氧元素分布较室温下的更加聚集.中心黏着区表面氧含量较低,表层大量存在Ni、Cr和Fe的单质.磨痕表面氧化物由NiO、Cr₂O₃和Fe₃O₄组成.室温和高温条件下磨痕表面中心黏着区和环状滑动区交界处产生了微裂纹,高温下裂纹萌生在微滑区,与室温下相比,高温下裂纹萌生的数量更少,长度更短.      

两种热作模具钢的高温摩擦磨损性能

采用高温摩擦磨损试验机研究了HTCS-130和DAC55两种热作模具钢在100~700℃范围内的耐磨性差异及磨损机制, 并结合X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、光学轮廓仪等手段对表面相组成、磨损表面、截面形貌等进行分析. 结果表明: 两种钢的磨损率均在100~700℃范围内呈现先增后减的趋势; 其磨损机制表现为在100℃和300℃分别发生黏着磨损和黏着-轻微氧化磨损; 500℃时磨损机制转变为单一氧化磨损, 磨损表面氧化层由FeO、Fe₂O₃和Fe₃O₄组成, 亚表面发生轻微软化并出现塑性变形层; 700℃时磨损进入严重氧化磨损阶段, 氧化物数量急剧增多, 同时由于马氏体基体回复导致材料出现严重软化, 磨损表面形成连续的氧化层. HTCS-130钢优异的热稳定性能使得基体具有较高硬度和更窄的摩擦软化区, 能够更好地支撑氧化层, 从而在700℃下比DAC55钢更耐磨.      

MoS2?Ag?V2O5对镍基材料摩擦磨损性能的影响

采用粉末冶金烧结工艺制备了含不同润滑剂（MoS₂、Ag和V₂O₅）的镍基自润滑复合材料,研究了镍基复合材料在室温至600 ℃之间的摩擦磨损性能,通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜和Raman光谱等分析相组成和磨损形貌。结果表明:镍基自润滑复合材料的摩擦系数随温度的增加呈先增加后降低的趋势。在室温条件下,随着Ag含量的增加,复合材料的摩擦系数减小;在600 ℃,随着V₂O₅含量的增加,复合材料的摩擦系数和磨损率均降低。在中低温,镍基自润滑复合材料主要由MoS₂和Ag起润滑作用,降低材料摩擦磨损;在高温,复合材料发生了摩擦化学反应,生成新的钼酸银润滑相,润滑机理是由钼酸银和V₂O₅的协同润滑效应。     

摩擦条件对超音速火焰喷涂WC-17Co涂层摩擦磨损性能的影响

采用球/盘试验机研究不同摩擦条件下超音速火焰喷涂WC-17Co涂层的摩擦磨损性能,结合氧化膜截面和磨痕表面的SEM观测,磨痕表面物相的XRD分析,探索摩擦条件对WC-Co涂层摩擦学行为和磨损机制的影响。结果表明:在本文试验条件下,温度和载荷是影响WC-17Co涂层摩擦学行为的主要因素。室温~550℃范围,温度升高促进磨痕表面氧化物的形成,使WC-Co涂层的摩擦系数明显降低并且磨损率增加缓慢;650℃时剧烈氧化导致涂层磨损失效。室温~450℃范围,载荷增加促进摩擦过程中氧化物的形成,有利于改善WC-Co涂层的摩擦磨损性能;550℃和650℃时,载荷增加会加速去除氧化物且造成涂层表面机械损伤,从而加剧WC-Co涂层的磨损。     

发动机用镍合金表面烧结制备Cr_3C_2涂层组织和摩擦性能分析

运用等离子喷涂工艺与电接触烧结技术在发动机用镍合金表面制备Cr_3C_2涂层,同时对涂层显微组织、耐磨性及力学性能进行了测试分析。研究结果表明:采用电接触烧结工艺制备的涂层孔隙率比等离子喷涂工艺制备的更低,基体内形成均匀分布的碳化物,涂层组织的致密度获得显著提高。采用电接触烧结方法可以显著提高涂层结合强度。涂层的摩擦因数随温度先增加后降低;在各温度下涂层磨损率基本保持稳定。试样磨损形貌在室温至400℃之间并未发生明显变化,当温度到达600℃时引起基材与涂层的氧化和氟化物软化,并生成更多氧化物。随温度增加,Cr_3C_2涂层磨损面中Cr和C元素先增加后降低,O元素先降低后增加。     

不同熔覆参数下的AlFeCrCoNiTi高熵合金涂层的高温摩擦磨损性能

选取H13钢进行激光熔覆,获得激光熔覆涂层,并进行了微观组织和硬度分析。采用销—盘式高温磨损试验机研究了H13钢及各个涂层的高温磨损行为。采用SEM、EDS以及XRD等微观分析手段对各个涂层上的磨面进行形貌、成分及物相分析,并探讨磨损机理。结果表明:不论温度的高低与载荷的大小,激光熔覆涂层的磨损量都比H13钢的磨损量低一个数量级。400℃下,涂层的磨损失重速度高于涂层的氧化增重速度,因此,涂层整体呈现失重的趋势;600℃下,涂层的磨损失重速度低于涂层的氧化增重速度,因此,涂层整体呈现增重的趋势。涂层1具有最好的抗高温软化能力,不论在400℃还是600℃下摩擦层表面都可以保持完整。涂层2的抗高温软化能力最弱。在400℃下,在载荷仅为50 N时就出现摩擦层表面大面积剥落;在600℃下,其挤出程度较其他两个摩擦层更为严重。涂层3的抗高温软化能力弱于涂层1的但高于涂层2。在400℃,下低载时,摩擦层保持完整,高载时,摩擦层发生大面积剥落;在600℃下,其挤出程度较为严重但轻于涂层2。     

0Cr17Ni7Al钢的摩擦磨损行为研究

采用销盘式高温磨损试验机对0Cr17Ni7Al钢进行干滑动摩擦磨损试验,研究了该材料不同热处理状态、不同工况下的摩擦磨损行为,采用EDS、XRD、SEM分析磨损表面成分、形貌和磨面剖面结构,探讨0Cr17Ni7Al钢的磨损机理。结果表明:磨损率随着载荷的增加而增加,随环境温度的升高而升高。其中在环境温度25℃和200℃低载时,磨损形式主要以磨粒磨损为主,随着载荷增加变成由粘着磨损和磨粒磨损混合作用机制。200℃高载时候磨损形式主要以粘着磨损为主,400℃时开始出现疲劳磨损。环境温度25℃和200℃低载时固溶处理试样的耐磨性最好,而在400℃时最差。     

Wear Behavior and Mechanism of a Cr-Mo-V Cast Hot-Working Die Steel

The wear behavior and mechanisms of a Cr-Mo-V cast hot-working die steel with three microstructures (tempered martensite, troostite, and sorbite) were studied systematically through the dry-sliding wear tests within a normal load range of 50 to 300 N and an ambient temperature range of 298 K to 673 K (25 °C to 400 °C) by a pin-on-disk high-temperature wear machine. Five different mechanisms were observed in the experiments, namely adhesive, abrasive, mild oxidative, oxidative, and extrusive wear; one or more of those mechanisms would be dominant within particular ranges of load and temperature. The transition of wear mechanisms depended on the formation of tribo-oxides, which was related closely to load and temperature, and their delamination, which was mainly influenced by the matrix. By increasing the load and ambient temperature, the protective effect of tribo-oxides first strengthened, then decreased, and in some cases disappeared. Under a load ranging 50 to 300 N at 298 K (25 °C) and a load of 50 N at 473 K (200 °C), adhesive wear was the dominant wear mechanism, and abrasive wear appeared simultaneously. The wear was of mild oxidative type under a load ranging 100 to 300 N at 473 K (200 °C) and a load ranging 50 to 150 N at 673 K (400 °C) for tempered martensite and tempered troostite as well as under a load of 100 N at 473 K (200 °C) and a load ranging 50 to 100 N at 673 K (400 °C) for tempered sorbite. At the load of 200 N or greater, or the temperatures above 673 K (400 °C), oxidative wear (beyond mild oxidative wear) prevailed. When the highest load of 300 N at 673 K (400 °C) was applied, extrusive wear started to dominate for the tempered sorbite.     

Effect of Aging Temperature on Erosion-Corrosion Behavior of 17-4PH Stainless Steels in Dilute Sulphuric Acid Slurry

The effect of aging temperature on erosion corrosion （E-C） behavior of 17-4PH stainless steels in dilute sulphuric acid slurry containing solid particles was studied by using self-made rotating E-C apparatus. The effect of impact velocity on EC behavior of 17 4PH steels at different aging temperatures was analyzed. Surface micrographs of the specimens after E C test were observed by using scanning electron microscope （SEM）. The results showed that under the condition of the same solution heat treatment, when aging temperature ranged from 400 ℃ to 610℃, the hardness reached the highest value near the temperature 460℃. The characteristics of E-C for 17-4PH stainless steels at different aging temperatures were as follows： pure erosion （wear） was dominant, corrosion was subordinate and at the same time corrosion promoted erosion. The effect of aging temperature on E-C rate of 17-4PH steels was not significant at low impact velocity, but it was found that E-C resistance of 17-4PH steels aged near 460℃ was the most excellent due to the best precipitation strengthening effect of fine and dispersed e-Cu phase. With a prerequisite of appropriate corrosion resistance, the precipitation hardening could significantly improve the E-C resistance of the materials.     

Effects of Tempering Temperature and Mo/Ni on Microstructures and Properties of Lath Martensitic Wear-Resistant Steels

 The tempering behavior was experimentally studied in lath martensitic wear-resistant steels with various Mo/Ni contents after tempering at different temperatures from 200 to 600 ℃. It is shown that a good combination of hardness (HV) (420-450) and -20 ℃ impact toughness (38-70 J) can be obtained after quenching and tempering at 200-250 ℃. The microstructure at this temperature is lath structure with rod-like and/or flake-like ε-carbide with about 10 nm in width and 100 nm in length in the matrix, and the fracture mechanism is quasi-cleavage fracture combining with ductile fracture. Tempering at temperature from 300 to 400 ℃ results in the primary quasi-cleavage fracture due to the carbide transformation from resolved retained austenite and impurity segregation between laths or blocks. However, when the tempering temperature is higher than 500 ℃, the hardness (HV) is lower than 330 and the fracture mechanism changes to ductile fracture due to the spheroidization and coarsening of cementite. Additions of Mo and Ni have no significant effects on the carbides morphologies at low tempering temperatures, but improve the resistance to softening and embrittling for steels when tempered at above 350 ℃.     

回火温度对Cu-Cr-Ti马氏体耐磨钢组织及强韧性的影响

摘要：矿山机械用耐磨钢构件服役环境恶劣而常常出现磨损失效,研究适用于复杂工况下的高耐磨钢成分、工艺与组织性能的关系,有利于提高耐磨构件的服役寿命并降低经济损失。利用SEM、TEM、洛氏硬度计、万能拉伸试验机及冲击试验机等,研究了160～400℃不同回火温度下Cu-Cr-Ti马氏体耐磨钢的组织形貌、强度硬度及-20℃冲击韧性的变化。结果表明,试验钢淬火态组织主要为板条马氏体,当回火温度为160℃时,马氏体板条依然清晰,但随回火温度升高到400℃,马氏体板条界渐渐消失,基体中出现大量片状或粒状渗碳体。EDS分析发现样品钢基体中含有纳米级Ti、Nb的碳氮化物。随回火温度升高,基体组织演变导致强化机制发生变化,回火温度为300℃,综合力学性能最佳,其抗拉强度为1500MPa,屈服强度1100MPa,伸长率为15.5%。随回火温度升高,-20℃冲击韧性由60J/cm2逐渐降低到36.3J/cm2。     

新型耐高温磨损钢板组织性能与高温磨损行为研究

摘要：随着低合金耐磨钢应用领域逐渐增加,对其中高温条件下的耐磨性能提出了要求。通过成分设计、控制轧制和离线热处理工艺制备了一种Mo、V合金化新型低合金高温耐磨钢。初步探索了其在300~500℃温度范围的高温磨损行为和组织演变,并与同硬度级别的商用常规耐磨钢NM450进行了对比分析。结果表明：通过添加Mo和V等元素可以抑制位错密度降低、板条合并以及渗碳体析出、长大过程,提高了高温耐磨钢的高温强度等力学性能,从而提高了其高温磨损性能。300、400、500℃温度的磨损性能分别是常规NM450的1.5、1.4和2.2倍左右。300到500℃的磨损机制由磨料磨损向氧化磨损和塑性变形转变。高温耐磨钢高温屈服强度相对更高,塑性变形更小。     

空冷高硅中碳低合金钢的组织与性能

研究了高硅中碳低合金钢空冷态和空冷+回火态的显微组织和力学性能.试验钢在860℃保温0.5h奥氏体化后空冷处理,随后分别在250℃和400℃保温1h回火.结果表明:试验钢空冷后组织为贝氏体/马氏体和残余奥氏体的混合组织,硬度约为41 HRC;而250℃回火后组织变化不大,硬度明显升高,约为49 HRC,韧性明显增加,由44 J/cm2增加到66 J/cm2,抗拉强度、屈服强度和延伸率明显下降.回火温度进一步增加对力学性能影响不大.