1045钢在部分滑移区和滑移区内的高温微动磨损性能研究

从室温到400℃,对GCr15钢与1045钢组成的摩擦副进行了微动摩擦试验。法向载荷变化范围为100～300N、位移幅值为15～60μm。通过摩擦动力学分析,结合显微观测,发现1045钢的高温微动行为与微动区域特性密切相关。在滑移区内,随着温度的升高,摩擦系数与磨损降低,但在部分滑移区内,温度对微动行为影响很小。

Nb对H13钢高温摩擦磨损性能的影响

在不同温度下,采用高温摩擦磨损试验机对不同Nb含量的H13热作模具钢进行了摩擦磨损试验,利用扫描电镜(SEM)、显微硬度计、白光干涉仪、背散射电子衍射和能谱仪等研究了试验钢的磨损表面及截面形貌和硬度,并分析了Nb含量对试验钢高温磨损性能及磨损机制的影响。结果表明:相同试验温度下,随Nb含量增加,试验钢的摩擦系数降低,在500℃时达到最低值;随Nb含量的增加,试验钢磨损率逐渐降低,耐磨性逐渐提高。Nb的加入对试验钢表面软化层的硬度下降有一定抑制作用,对氧化层的支撑作用增强,氧化层剥落机率降低,耐磨性提高。不同Nb含量的H13钢的磨损机理主要是氧化磨损。

新一代航空用高Co-Ni钢的摩擦磨损行为

高Co-Ni齿轮钢广泛应用于航空航天、交通运输、工业设备和机械装备等领域的关键构件,其摩擦磨损行为的研究对于服役寿命的优化具有重要意义。通过正交实验确定淬火温度(A因素)、摩擦时间(B因素)及载荷(C因素)三种因素对试件摩擦磨损性能的影响大小。结果表明,影响试样磨损体积的最大影响因素是淬火温度。原因是随着淬火温度的升高,试样内部均匀化增强,硬度降低,摩擦产生的剥落与开裂减少。同时由于塑性变形,亚表层内会发生应变硬化,残余奥氏体在塑性变形下转变为马氏体(相变诱发塑性效应),降低了材料的体积损失。

一种节镍经济型耐热铸钢高温摩擦磨损行为研究

以ZG40Cr25Ni20耐热铸钢与节镍型耐热铸钢为试验材料,通过高温摩擦磨损试验探究了两种材料的高温摩擦磨损行为,分析摩擦系数、磨损率和微观结构随温度的变化规律,探讨了高温摩擦磨损机制。结果表明,随着温度的升高,摩擦系数逐渐减小,磨损率先升高后下降,在600℃时由剥落的氧化物磨屑颗粒重复的焊合和断裂以及反复的压实和烧结形成了釉质层,显著地降低了摩擦系数,有效地保护了基体,减少了两种材料的磨损量,在同等条件下,与ZG40Cr25Ni20相比,节镍型耐热铸钢具有更优的抗高温摩擦磨损性能。

淬火温度对W-Mo-Dy稀土表面高速钢高温摩擦系数及磨损量的影响

对W-Mo-Dy表面高速钢试样分别进行了1000、1050、1100℃淬火和550℃×1 h×3次回火,并在20、100、200、300、400、500℃和载荷5N下进行了高温摩擦性能试验。结果表明:在1000、1050、1100℃淬火后的试样在500℃磨损试验的平均摩擦系数分别为:0.15、0.1、0.09;在1050℃淬火的W-Mo-Dy表面稀土高速钢的高温耐磨性最佳,当磨损试验温度为400、500℃时,其磨损量分别是1000℃淬火试样的0.72、0.48倍,是1100℃淬火试样的0.35、0.47倍。

表面粗糙度对大截面M2高速钢高温摩擦磨损性能的影响

采用Bruker UMT-3型高温摩擦磨损试验机研究了不同表面粗糙度的大截面M2高速钢分别在200、400和600℃下的摩擦磨损性能。采用扫描电镜观察其磨损形貌,分析了表面粗糙度对大截面M2高速钢高温摩擦磨损性能的影响。结果表明:表面粗糙度为0.19μm的试样的摩擦系数随着温度的升高先降低后趋于平缓;而表面粗糙度为0.05μm的试样的摩擦系数随温度变化不大,且两者400和600℃的摩擦系数相近。这是由于200℃时,M2高速钢发生磨粒磨损、粘着磨损和氧化磨损,表面粗糙度为0.19μm的试样以磨粒磨损为主,摩擦副相对滑动的剪切阻力大导致摩擦系数较大;而表面粗糙度为0.05μm的试样以粘着磨损为主,生成的摩擦氧化物粘附表面使摩擦系数较小。400和600℃时,两组试样均发生粘着磨损和氧化磨损,400℃时以粘着磨损为主,600℃时以氧化磨损为主,摩擦生成的摩擦氧化物导致摩擦系数较小且差别不大。200、400和600℃下,表面粗糙度为0.05μm的试样的磨损率均大于表面粗糙度为0.19μm的试样,这是由于表面粗糙度为0.05μm的试样其粘着磨损程度较大导致磨损率较大。

M2高速钢的高温摩擦磨损行为

采用Bruker UMT-3型高温摩擦磨损试验机,对M2高速钢在200、400和600℃下的高温摩擦磨损性能进行研究。采用扫描电镜观察磨损表面形貌,探讨了其磨损机制。结果表明:温度是影响M2高速钢高温摩擦磨损性能的重要因素。随着温度的升高,磨损体积先升高后降低,400℃时磨损体积最大,分别是200和600℃的15倍和1.2倍。200℃时摩擦因数最大为0.65,随温度升高摩擦因数先降低,随后趋于平稳,400和600℃时分别为0.39和0.40。200℃时M2高速钢的磨损机制为磨粒磨损、粘着磨损和氧化磨损,以磨粒磨损为主,碳化物减磨作用明显;400和600℃时主要磨损机制为粘着磨损和轻微的氧化磨损。400℃时粘着磨损严重,磨损加剧。600℃时以氧化磨损为主,氧化层起到良好的减磨作用,磨损减弱。400和600℃下的摩擦因数较200℃小,这是表面的软化熔融和氧化层的润滑的共同作用所致。

润滑条件对M50钢摩擦磨损性能的影响

使用重载往复摩擦磨损试验仪对比分析300 N载荷下不同润滑状态对M50钢摩擦磨损性能的影响,使用扫描电子显微镜(SEM)、三维形貌轮廓仪、能谱仪(EDS)测量磨损表面形貌和成分,并对试样磨损后的截面组织进行分析。结果表明,在从乏油润滑到干摩擦的过程中摩擦因数发生突变,并在进入干摩擦后趋于稳定,磨损率先增大后减小。磨损机理从乏油润滑的磨粒磨损转变为干摩擦的氧化磨损和黏着磨损,且随着干摩擦的进行氧化加深,黏着磨损加剧,磨痕的截面组织细化,塑性变形加剧,在干摩擦阶段出现裂纹。

M50钢高应力高温摩擦磨损行为与微观机制

利用SRV-4摩擦磨损试验机对M50轴承钢进行了滑动摩擦试验,通过改变试验环境温度与加载应力探究了M50钢的高温摩擦磨损性能。采用激光共聚焦显微镜(LSCM)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)观察高温高应力下磨损对钢的影响。研究发现,试验环境温度200℃与210 MPa以上摩擦剪力的共同作用下,大尺寸MC型碳化物表层基体粘着剥落,MC型碳化物破碎、迁移,加剧磨损。试验环境温度200℃粘着磨损加剧且磨损面形成的(Cr, Fe)_(2)O_(3)氧化膜厚度不足导致粘着磨损量达到最大值。试验环境温度升高至315℃,氧化膜趋于连续且膜厚增加,粘着磨损减弱,接触应力2.05 GPa时摩擦因数相较于室温下降27%。