38CrMoAl/QT600-3摩擦副摩擦磨损行为研究

目的研究实际工况下氮化处理的38CrMoAl/QT600-3摩擦副的磨损机理,为提高摩擦副的服役寿命提供指导。方法模拟实际工况,采用往复式摩擦磨损试验机进行摩擦磨损试验,结合显微维氏硬度计、金相显微镜、XRD分析摩擦副氮化处理后的硬度和组织,借助LSCM、SEM分析其磨损形貌,使用EDS分析其磨损表面化学成分。结果氮化处理后,38CrMoAl白亮层厚度为26μm,主要由ε相、γ′相组成,表面硬度平均为1112.8HV0.3,扩散层主要是α相,硬度呈梯度下降,即使白亮层磨损,扩散层依然具有较高的硬度;QT600-3白亮层厚度为16μm,主要由ε相、γ′相和石墨组成,表面硬度平均为960.4HV0.3,扩散层由α相和石墨组成,白亮层磨损后,扩散层硬度急剧下降,接近基体硬度。本试验条件下,38CrMoAl/QT600-3摩擦副磨损过程分3个阶段,即38CrMoAl白亮层对磨QT600-3白亮层、38CrMoAl白亮层对磨QT600-3扩散层、38CrMoAl扩散层对磨QT600-3扩散层,前2个阶段摩擦因数曲线稳定,摩擦因数介于0.5~0.6之间,磨损机理主要以磨粒磨损和疲劳磨损为主,其中第2阶段发生了氧化磨损,第3个阶段以黏着磨损和氧化磨损为主,此阶段摩擦副出现严重的擦伤、胶合,导致摩擦因数曲线噪音较大。结论提高白亮层的硬度、韧性以及厚度,可以增加摩擦副的服役寿命。

QT600-3铸态大型机床横梁铸件熔炼工艺

为解决大型铸态QT600-3机床横梁铸件出现碎块状、畸形等异常石墨及更多的石墨球和球化衰退与孕育衰退等技术生产难题,将铁液化学成分调整为:ω(C)3.5%~3.8%,ω(Si)1.9%~2.2%,ω(Mn)0.3%~0.6%,ω(S)<0.020%,ω(Cu)0.3%~0.6%,ω(Sn)<0.05%,ω(Sb)<0.015%,低量的P,同时选用1.2%~1.5%重稀土长效球化剂,并采用倒包球化及多次复合孕育处理等熔炼工艺技术,经过生产实践表明:铸态下能生产出长度为9 m的QT600-3机床横梁铸件,实测力学性能甚至优于标准要求。

QT600-3凸轮轴表面激光相变硬化的实验研究

用(L934)正交试验法研究QT600-3凸轮轴激光相变硬化工艺参数优化组合,分析了凸轮轴激光相变硬化方法。试验结果表明:激光相变硬化层显微硬度比等温淬火提高了50%;硬化层深达0.5mm;耐磨性提高了1倍;表面残余应力为压应力。能满足凸轮轴工作要求,为改进凸轮轴表面处理方法提供了依据。

QT600-3材料为船闸闸门底枢蘑菇头帽的模拟磨损研究

本文通过对船闸闸门底枢蘑菇头摩擦副进行模拟磨损试验,比较分析了以材料QT600-3和铜基镶嵌自润滑材料Fz-5(3)制造的蘑菇头帽在有润滑和无润滑工况下运行30万次的磨损状况,试验结果显示:两种材料的蘑菇头帽在运行20万次以内,有润滑状况下其磨损都较小,无水无润滑状况下磨损都较大。QT600-3材料市场供应充足,性价比高,使用更为方便。

球铁QT600-3疲劳极限线图的研究

通过机械性能分析以及疲劳特性试验研究,在取得QT600-3球墨铸铁材料的各种重要特性数据的基础上,计算并且绘制了有置信度的疲劳极限线图即修正Goodman图。使用材料的Goodman图能有效地提高零部件的设计可靠性和充分发挥材料潜力。

表面微弧处理对QT600-3组织及性能的影响研究

球磨铸铁QT600-3可制作曲轴、凸轮轴、连杆轴、齿轮、液压缸等,不仅要求相应的硬度和强度,还需要良好的耐磨损、抗表面疲劳性能。对QT600-3表面进行微弧强化,通过正交试验结果表明:强化电流19 kA,工件转速0.7 r/min,接触压力600 N时,QT600-3表面形成了由均匀细小的马氏体、渗碳体和残余奥氏体组成的白亮层;该强化层硬度可达850 HV2N;摩擦磨损试验证实该层提升了材料的耐磨损性能。

闸门底枢摩擦副QT600-3/40Cr摩擦学性能及磨损表面功率谱密度表征

为了研究低速重载下接触应力对QT600-3/40Cr摩擦学性能的影响,以及表面功率谱密度与磨损机理、磨损速率间的对应关系,在MMW-1A立式万能摩擦磨损试验机上,采用销/盘配副面接触摩擦的形式,对闸门底枢摩擦副QT600-3/40Cr在脂润滑条件下进行磨损试验研究,获得不同接触应力作用下的摩擦学性能。通过扫描电镜(SEM)对QT600-3/40Cr的磨损机理进行探讨,并结合一维表面功率谱密度(PSDID)和二维表面功率谱密度(PSDIID)对销试样磨损表面进行表征。结果表明,当接触应力从10.6 MPa依次增加至15.9 MPa、19.1 MPa、21.1 MPa时,磨损率依次增加11%、109%、592%,且磨损表面出现的犁沟现象逐渐严重,磨损形式皆为磨粒磨损。与此同时,PSDID和PSDIID值也随之增加,最大PSDID值依次增加22%、94%和598%,与磨损率的变化呈现相同趋势。PSDID主要集中在0~0.0075μm-1的空间频率范围内,PSDIID图存在明显的趋向性峰值分布,表明销试样磨损表面具有明显的主导空间频率,即磨损表面形貌具有一定的相似性,磨损机理尚未发生变化。可见,PSD对磨损机理与趋势的预测结果与SEM检测结果一致,可用于辅助分析QT600-3/40Cr摩擦副磨损机理与趋势。

Sb-Cr低合金铸态珠光体球铁的研制

研究Cr和Sb对球铁组织和性能的影响。认为单独加入这2种元素不能保证铸态下使模数37mm的铸铁达到QT600－3性能，而通过Sb－Cr复合合金化可以达到此目的。原理分析表明Sb－Cr复合是较好的搭配。用推荐的加入量进行生产验证的结果表明效果良好。

煤矿潜水泵结构性能分析研究

煤矿透水会引起重大煤矿事故,大型潜水泵是矿井透水事故预防和救援的有效设备。以BQW50型矿用泵为基础,提出了一种新型内电机防爆潜水矿用泵,并对矿用泵进行了结构设计。此外,对该矿用泵进行了三维非定常湍流流动计算,利用非稳态弹性有限元法得到了蜗壳内水压引起的应变。通过流体力学和固体力学的迭代耦合计算,得到了QT600-3材料在蜗壳中的耦合分析结果。结果表明:最大应力出现在蜗壳舌与盖板的连接处,最大应变出现在蜗壳舌前方的前盖板处。在正常工作条件下,由压力脉动引起的共振不易发生,为煤矿潜水泵设计提供了依据。

球墨铸铁的激光相变硬化

利用TJ-HL-T5000激光器,对QT600-3球墨铸铁进行激光相变硬化研究,测量了淬硬层深度和硬度分布,并对其金相组织进行了观察和分析。结果表明,QT600-3球墨铸铁激光淬硬层组织的表层结构致密,硬度可达920HV,淬硬深度约为0.5mm,从表面沿深度方向出现包围石墨球的马氏体壳组织,对提高耐磨性有利。

铸铁件缺陷的电弧钎焊修复工艺

试验以QT600-3为研究对象,采用电弧钎焊,以锡铅合金为钎料,对其进行补焊。通过对钎料润湿性、焊缝结合情况、显微硬度、微观组织分析,发现钎料能润湿铸铁表面,焊补试验初步实现铸件的低温补焊,做到了高效率、无焊接变形、无色差。钎焊接头在高温停留时间短,但冷却速度快,仍存在白口化问题,可用于非加工面的缺陷修复,挽救了大量铸铁件并节约了大量资金。