不同岩石工况下新型高硬韧TBM刀圈用钢的磨损特性试验研究

TBM刀圈的磨损性能不仅取决于刀圈自身的组织及性能,而且与岩石的类型以及磨损载荷紧密相关.为此,选取了5种不同性能的刀圈钢,研究了磨损载荷以及岩石类型对试验钢磨损性能及磨损机制的影响.研究结果表明:在砂岩工况下,不同性能试验钢均表现出微观切削磨损机制,随着试验钢硬度的增加,磨损量减小,磨屑由卷曲条带状转变为木屑状.在花岗岩工况下,各试验钢磨损机制以犁削为主,磨屑呈粉末状或块状,磨损载荷较低时,耐磨性与试样硬度正相关,当磨损载荷增加到一定数值后,耐磨性同时取决于试验钢的硬度和韧性.

新型TBM刀圈材料微观组织及耐磨性能研究

TBM刀圈材料是一种对强韧性、耐磨性要求很高的合金钢材料.目前常用的H13、DC53型TBM刀圈材料综合性能有待提高.通过优化合金元素配比,制备出一种强韧型综合性能较好的新型TBM刀圈材料DB1,利用光学显微镜和扫描电子显微镜对DB1、H13和DC53的微观组织及断口形貌进行了观察分析,研究了不同载荷和不同硬度岩石条件下DB1与H13、DC53的磨损性能的差异,并对其磨损表面形貌进行扫描电子显微镜观察分析.结果表明:一次碳化物的平均尺寸和含量对TBM刀圈材料的硬度、韧性及耐磨性有重要影响;适量的一次碳化物有助于提高材料的硬度及耐磨性;过多的一次碳化物会导致材料韧性急剧下降.岩石抗压强度与刀圈具有匹配性,新型TBM刀圈材料DB1钢用于中等抗压强度的岩石时具有较好的耐磨性.