工程机械用NM500耐磨钢的耐磨性能研究

以工程机械用NM500耐磨钢为研究对象,对其进行不同冲砂角度和冲击压力的冲蚀磨损试验,研究了NM500耐磨钢的冲蚀磨损方式和机制。结果表明:在不同冲砂角度和冲击压力的冲蚀磨损过程中,NM500钢整体冲蚀磨损性能表现为低冲击压力下磨损性能优于高冲击压力,大冲砂角度下磨损性能优于小冲角。NM500钢大冲角条件下冲蚀磨损方式主要是冲击坑,磨损机制主要是挤压塑性变形。小冲砂角度条件下NM500钢磨损方式主要是犁削和塑性变形,磨损机制主要是切削磨损和变形磨损。     

H400和NM400低合金钢耐磨性能研究

通过滑动磨损与冲击磨损试验,研究H400和NM400两种低合金耐磨钢的耐磨性,结合冲击试验机、扫描电子显微镜和金相显微镜等实验仪器,分析两种材料的磨损形貌、冲击韧度和金相组织。结果表明,H400和NM400表面组织均为马氏体,但NM400板条状马氏体较多;在滑动磨损试验条件下,NM400磨损失重较低,表现出较好的耐磨性。冲击磨损试验条件下,NM400和H400失重量相差不大,二者具有几乎相同的耐磨性。无论是H400还是NM400,在滑动磨损试验条件下,失重量均是冲击磨损试验条件下的2～3倍。     

FSP表面改性球墨铸铁组织及抗冲蚀磨损性能

对铁素体基球墨铸铁实施搅拌摩擦加工(FSP),利用硬度仪、SEM、EPMA、XRD及冲蚀磨损试验机,研究了FSP对铁素体基(FB)球墨铸铁组织演化的影响,以及冲蚀磨损角度对两种铸铁耐冲蚀磨损性能的影响。研究表明,FB球铁经FSP后,热机影响区内石墨因搅拌作用而拉长,其他区域石墨维持球状形貌。距离搅拌摩擦表面越远,基体中马氏体及残留奥氏体含量越低,硬度相应的越低,热影响区(HAZ)内马氏体以及残留奥氏体生成于石墨周边,其余部分为铁素体。FB球铁随着冲蚀磨损角度增大,抗冲蚀磨损性能提高。而FSP球铁冲蚀磨损率曲线呈双峰形态,20°及45°冲蚀角度下耐冲蚀磨损性能较好。     

钒微合金化对低合金耐磨钢组织与性能的影响

为了研究钒微合金化对低合金耐磨钢组织和性能的影响,在低碳低合金耐磨钢中添加0.13%的钒,通过光学显微镜(OM)、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、室温拉伸实验、–20℃低温冲击实验、布氏硬度实验等手段研究了钒微合金化对低碳低合金耐磨钢的微观组织和性能的影响。结果表明:实验钢经同一条件处理后均得到回火马氏体组织,马氏体板条中均有ε-碳化物析出,2#钢组织中有V的碳氮化物析出;实验钢均达到了国家标准中NM450级别耐磨钢要求。V合金化处理对实验钢的组织和性能的影响不明显,反而增加了合金成本;磨损条件和耐磨钢是影响耐磨钢磨损性能的主要因素,磨损机理均为磨削磨损。     

不同磨粒对ZTA结构陶瓷冲蚀磨损性能的影响

针对液/固双相流冲蚀磨损工况,选用不同硬度的SiO2、Al2O3、SiC冲蚀磨粒,对ZTA(ZrO2增韧Al2O3)结构陶瓷和Cr15Mo3高铬铸铁进行了冲蚀磨损性能对比试验,并对试验材料磨损机理和微观失效表面形貌进行了分析和讨论.结果表明:对于同一种硬度的冲蚀磨粒,冲蚀磨损过程中Cr15Mo3高铬铸铁材料的冲蚀磨损多,ZTA陶瓷的冲蚀磨损少;冲蚀磨损过程中浆料固体颗粒硬度越高,试验材料的磨损越多,同时ZTA陶瓷抗冲蚀磨损性能越明显,对应于不同硬度的SiO2、Al2O3、SiC冲蚀磨粒,ZTA陶瓷抗冲蚀磨损性能分别为Cr15Mo3高铬铸铁的5.8、7.0和8.2倍;冲蚀磨损过程中Cr15Mo3材料失效有明显的方向性和腐蚀痕迹,材料的磨损以微切削、梨沟、冲蚀坑为主,"W"型失效形貌明显,材料组织中高硬度的碳化物有保护基体的作用,随着磨粒硬度的增加,材料表面切削、梨沟、冲蚀坑失效程度增加,ZTA陶瓷材料在冲蚀磨损后无明显的冲蚀方向性,材料磨损是晶界粘结相磨失、晶粒裸露为主,细小颗粒ZrO2的存在及增韧作用使陶瓷相中气孔数量少,并减少因疲劳裂纹扩展引起的材料破坏.     

回火温度对NM500耐磨钢组织和性能的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和材料表面综合性能测试仪等研究了回火温度对NM500低合金高强度耐磨钢的显微组织、力学性能和耐磨性能的影响。结果表明,NM500钢经淬火+回火处理后得到典型的回火马氏体组织,回火温度的升高使得固溶在马氏体板条中的过饱和碳原子逐渐析出,而碳化物聚集长大导致钢的硬度和低温冲击性能明显下降。NM500钢在200 ℃回火后的硬度和-20 ℃低温冲击吸收能量分别为513 HBW和44.40 J,耐磨性能最佳。低温回火(200、250 ℃)时少量细小弥散的过饱和碳原子析出改善了钢的耐磨性,300 ℃及以上回火时聚集粗化的短棒状渗碳体会降低基体的硬度,导致钢的耐磨性不断降低,磨损机制由磨粒磨损向粘着磨损转变。     

耐冲蚀磨损堆焊焊条及性能研究

研制出一种耐冲蚀磨损堆焊焊条,在低碳钢Q235上进行堆焊试验,研究堆焊层金属显微组织及其耐冲蚀磨损性能。结果表明,该焊条具有良好的焊接工艺性能,堆焊过程中飞溅较小,电弧稳定,焊缝成形美观,脱渣性较好,未发现气孔、裂纹等明显焊接缺陷。堆焊层金属显微组织主要为板条马氏体和大量细小弥散分布的碳氮化物析出相;析出相沿基体晶界和晶内均匀析出,产生析出强化作用;堆焊层金属硬度分布均匀,平均硬度为HRC43.8,具有良好的使用性能。与ZG35Si Mn材料相比,堆焊层金属的耐冲蚀磨损性能提高了0.87倍,可用于冲蚀磨损破坏严重部件的制造与修复。     

回火工艺对NM400耐磨钢组织和性能的影响

以NM400耐磨钢板为研究对象,通过再加热调质处理,分析了回火工艺对NM400组织稳定性及性能的影响.结果表明:随回火温度的升高,马氏体逐渐分解,板条结构不再明显,晶界变得模糊,回火温度越高,马氏体分解的越快,析出的碳化物越多,马氏体的碳浓度降低的也越多;钢板磨损质量损失随回火温度的变化曲线与钢板表面硬度变化曲线相反,材料的磨损质量损失与材料的硬度直接有关,硬度越高钢板磨损质量损失越大.     

微量钒钛对ZG45MnVTi耐磨料磨损性能的影响

以ZG45Mn钢为对比材料,研究了含微量钒钛元素的ZG45Mn VTi钢在冲击载荷下的磨料磨损性能。研究发现:微量钒钛极大地细化了材料的组织,材料的硬度提高了25%,强度提高了50%;在1 J、2 J和3 J的冲击载荷下,以石英砂为磨料,ZG45Mn VTi比ZG45Mn钢的耐磨料磨损性能提高了1倍左右。研究结果表明:微量钒钛对ZG45Mn VTi钢的耐磨料磨损性能的贡献在于因回火马氏体组织的显著细化导致强度、硬度的提高。     

NM360高强度耐磨钢焊接接头组织和性能

采用C02焊接NM360高强度耐磨钢板,通过拉伸、冲击、硬度试验以及金相分析对NM360高强度耐磨钢焊接接头的显微组织和力学性能进行了研究.试验结果表明:NM360高强度耐磨钢焊接接头强度高、塑性和韧性较好;焊接接头各区域硬度值变化较大,其中HAZ的硬度值最大;焊缝为针状铁素体组织,HAZ为晶粒粗大的马氏体组织.     

低合金耐磨钢板NM600组织及其磨损性能研究

对一种新型高级别低合金高强度耐磨钢NM600进行热处理实验,研究了淬火温度和回火温度对实验钢组织和力学性能的影响,并分析了最优工艺条件下实验钢的磨损性能。结果表明：当淬火温度为880 ℃,回火温度为180 ℃时,实验钢力学性能最优,其中维氏硬度、抗拉强度、伸长率和-40 ℃冲击功分别为628 HV、2 000 MPa、7.3%、27.8 J,实验钢组织为典型的板条马氏体结构,马氏体板条内部及其板条界面上分布着细小均匀的碳化物。三体冲击磨损实验结果表明：工艺优化后的实验钢的耐磨性能与瑞典SSAB公司生产的HARDOX600相近,是NM400钢的1.376倍,抗磨损性能良好。     

Nb元素对低合金耐磨钢组织性能的影响

对含Nb和不含Nb两种成分低合金耐磨钢板NM400热轧和热处理态的组织性能进行了研究,并对比分析了微量Nb元素对其组织性能的影响规律。研究结果表明:在低合金耐磨钢中添加质量分数为0.02%的Nb,在相同的控轧控冷和离线热处理工艺条件下,钢板强度和硬度增加,低温冲击韧性提高。在相同的工艺条件下,微量Nb元素的添加对钢板组织中原始奥氏体晶粒的细化是其低温韧性提高和硬度增加的主要原因。     

冷却工艺对低合金耐磨钢 NM400的组织性能影响

对低合金高强度耐磨钢 NM400进行两种不同的轧制冷却工艺研究：前端集中冷却和稀疏冷却。采用光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）、SANSCMT5105电子万能试验机和 HV9250仪器化落锤式冲击试验机，研究了两种不同轧制工艺下 NM400的组织和析出物的演变规律以及对应的力学性能的变化。试验结果显示：两种冷却工艺条件下 NM400的组织基本相同，均以粒状贝氏体为主。第一种冷却条件的冷速较大，组织有由粒状贝氏体向板条贝氏体转变的趋势，且析出物尺寸较大；第二种冷却条件的冷速较低，组织中存在先共析铁素体，且析出物尺寸较小。含有板条贝氏体组织的强度较高，达到 637.5MPa，含有先共析铁素体的组织－20℃低温冲击功较高，达到了167J。     

低冲击功下三种衬板钢冲击腐蚀磨损行为的研究

利用改造的MLD-10型冲击腐蚀磨损试验机，研究了三种湿式磨机衬板钢的冲击腐蚀磨损行为。研究结果表明：在冲击功为1．7J的模拟工况条件下，低碳高合金钢的耐冲击腐蚀磨损性能要优于高锰钢和以锰代镍低碳高合金钢。从磨损失效机理来看，短时间内，高锰钢的冲击腐蚀磨损机理以显微切削为主，低碳高合金钢的冲击腐蚀磨损机理为浅层剥落。以锰代镍低碳高合金钢的冲击腐蚀磨损机理为多次塑性变形机制。长时间后，高锰钢的冲击腐蚀磨损机理为块状剥落，低碳高合金钢的冲击腐蚀磨损机理为累积变形疲劳剥落，以锰代镍低碳高合金钢的冲击腐蚀磨损机理为疲劳腐蚀剥落。     

热处理工艺对NM400低合金钢板组织性能的影响

研究了在线淬火-缓冷-回火工艺对NM400低合金钢板组织性能的影响,并与同等工艺条件下离线热处理后实验钢板的显微组织和力学性能进行了比较。结果表明：在线淬火-缓冷-回火工艺处理的钢板可获得大量压扁拉长的板条马氏体、铁碳化合物和少量的残余奥氏体组织,而离线热处理的钢板则获得较为规则的板条马氏体组织。在线淬火-缓冷-回火处理工艺可提高耐磨钢板的屈服强度和塑性,而离线热处理耐磨钢板的冲击韧性和抗拉强度较好。     

碳含量对低合金耐磨钢组织及耐磨性的影响

研究了碳含量分别为0.31%、0.38%和0.50%的低合金耐磨铸钢热处理后的组织、强韧性及不同磨损条件下的磨损性能。结果表明,试验钢经950℃淬火及250℃回火,显微组织均以板条马氏体为主,随含碳量的增加,组织有所粗化,并且有片状马氏体出现。试验钢的硬度随碳含量的增加而增加,但韧性下降。磨损试验结果表明,冲击磨料磨损条件下,主要表现为凿削磨损,碳含量为0.38%的试验钢具有较好的耐磨性;静磨料磨损条件下,主要表现为切削磨损,耐磨性主要受硬度的影响,碳含量为0.50%试验钢具有较好的耐磨性。     

马氏体不锈钢耐磨焊条及其性能

马氏体不锈钢具有高强度、良好的耐磨损性能以及一定的耐腐蚀性能。研制了一种马氏体不锈钢耐磨焊条,在低碳钢Q235上进行堆焊试验,分析堆焊接头的组织转变,并研究堆焊合金的耐磨性能。结果表明,该焊条具有良好的焊接工艺性能,堆焊层金属与母材结合良好,未出现裂纹等缺陷;堆焊层组织为板条马氏体+碳氮化物+少量残余奥氏体;碳氮化物沿马氏体基体和晶界析出,呈弥散分布,起到细晶强化和析出强化的作用;与母材相比,堆焊层金属的硬度和耐磨损性能明显提高,其磨损机制主要为显微切削和塑性变形。     

低焊接裂纹敏感性耐磨钢HARDOX400钢板的研发

南阳汉冶特钢有限公司通过JMatPro软件模拟了低焊接裂纹敏感性耐磨钢HARDOX400钢的CCT曲线及辊压式淬火机的冷却能力曲线,并在瑞典SSAB公司的技术要求条件下,以及严控碳当量及焊接裂纹敏感性系数的基础上,利用低碳添加合金元素的化学成分设计,以及合理的热处理工艺,研发出了HARDOX400钢板。钢板各项性能指标优良,显微组织为15～35 μm的板条马氏体。通过销盘磨损试验得出研制的HARDOX400钢板的相对耐磨率是瑞典SSAB 生产的HARDOX400钢板的1024倍。     

渗碳淬回火工艺对G20CrNi2Mo钢组织与性能的影响

以G20CrNi2Mo渗碳轴承钢为研究对象,通过扫描电镜及光学显微镜分析不同热处理工艺下的组织及硬度差异,并借助摩擦磨损试验机研究其耐磨性能的变化。结果表明,G20CrNi2Mo轴承钢渗碳后经过不同淬火及回火工艺,其硬度和耐磨性能均有了明显提高,其中,二次淬火后的组织为细小的马氏体和均匀细小的颗粒碳化物,以及少量的残留奥氏体;二次淬火后经过回火处理,200 ℃低温回火的组织性能最优,组织为回火马氏体,其硬度值为62.3 HRC,磨损量为12.9 g。