润滑滑动摩擦表面变质层特性的研究

滑动摩擦表面形成变质层是工程应用中的一种常见现象，但对其成因、结构特征和摩擦学性能等（特别是在润滑条件下）的研究至今却还很少。因此，在３２号机械油润滑下，利用销－环式磨损试验机，对含碳量为０．７５％（ｗｔ）的７０Ｓｉ２ＭｎＣｒ钢与偶件５２１００钢环对磨后的表面变质层进行了系统研究。结果表明，无论试样基体是马氏体组织还是奥氏体＋贝氏体混合组织，摩擦表层的形貌、相组成和成分等都有质的变化，明显发生了αγ相变，形成稳定的摩擦奥氏体量最高达到６２．６％。变质层由表亚层、次亚层和严重碎化变形层所组成，其中具有不同特征的两个亚层组成“白层”结构，是超细晶粒的摩擦奥氏体和摩擦马氏体的混合组织。摩擦磨损过程中，摩擦表面变形越大，温升越高和稳定氧化膜的形成时间越长，“白层”越厚。“白层”组织为高密度位错网络和胞状结构，而且变质层中的碳大量向表亚层扩散偏聚，故其硬度高，抗回火稳定性好，抗粘着磨损性能优异。研究结果对延长机械零部件的使用寿命具有重要的指导意义。

钢轨踏面马氏体白层组织分析

用扫描电镜(SEM)对长期运行后的U71Mn钢轨踏面马氏体白层组织进行了分析。结果得出,曲线段钢轨踏面白层较直线段白层厚度深,硬度更高。随距表面距离增加,曲线段钢轨踏面白层内原奥氏体晶粒分别呈等轴状、长条状和非常细小的等轴状,原奥氏体晶粒内的马氏体形态随深度的增加,由以片状马氏体为主逐渐转变为以板条状为主的混合马氏体;而直线段钢轨踏面白层内原奥氏体晶粒均为长条状,且长轴方向平行于踏面,原奥氏体晶粒内为以板条状马氏体为主的混合马氏体。结合分析结果和可能的运行情况,作者认为,出现上述结果的主要原因是在钢轨使用过程中,由于蠕滑等原因造成表面温度急剧升高,超过了奥氏体的形成温度,使得组织中的碳化物发生不同程度的溶解,形成的奥氏体晶粒形状和大小,以及随后的快速冷却过程中得到的马氏体形态也与这种快速冷热循环有关。

钢丝绳摩擦白层的研究

模拟钻井钢丝绳工作时承受的高压、高速摩擦条件，研究６５Ｍｎ钢和２０Ｍｎ２ＷＮｂＢ钢钢丝摩擦区的显微组织和性能。结果得出：６５Ｍｎ钢丝出现的摩擦白层是摩擦生热发生相变自淬火形成的硬度很高、脆性极大的高碳马氏体层；２０Ｍｎ２ＷＮｂＢ钢丝虽然也会因摩擦生热发生相变形成自硬化层，但其脆性较小。

石油钻井用钢丝绳单丝断裂机理的研究

从钻井现场取回多根石油钻井用钢丝绳单丝断裂试样进行了分析研究．结果表明，断口处均具有程度不同的磨损，断面为冰糖状脆性断口，均具有很高的硬度，显微组织为形态不同的高碳淬火马氏体．得出单丝断裂的原因是钢丝绳工作时部分钢丝局部承受高压高速摩擦发热发生相变自淬火造成的。

利用双参数非线性拟合求解湍流边界层壁面摩擦速度

热线风速仪是流场测量的基本手段,广泛应用于湍流研究。在低速风洞中用绊线和粗糙带获得充分发展的湍流边界层流动,利用IFA-300恒温热线风速仪测量了湍流边界层不同流向站位的时均速度型。以湍流边界层的无量纲速度型模型White Law为目标曲线,分析了通过速度型拟合反推壁面摩擦速度方法的应用问题,编制了关于双参数壁面坐标理论零点位置y0和壁面摩擦速度uτ的非线性曲线拟合MATLAB程序。以实验测量的测点速度为原始拟合数据,讨论了初始搜索区间和搜索步长、拟合数据范围对拟合结果的影响,并最终求解得到y0和uτ。研究结果表明:所提方法编程思路简单,容易实现,合理选取用于曲线拟合的测点速度数据范围,利用该方法可以求得较高精度的壁面摩擦速度值。

再热主汽阀执行机构弹簧摩擦断裂分析

电厂再热主汽阀使用一段时间后,其执行机构弹簧多处出现摩擦磨损,部分摩擦位置已经出现裂纹甚至断裂失效。通过显微硬度、金相组织、宏微观分析等手段对失效弹簧进行分析,确定了弹簧发生断裂失效的主要原因。结果表明:使用过程中弹簧处于横置状态,与底部限位钢管接触并发生摩擦磨损,产生硬而脆的摩擦白层,白层组织内含有大量微裂纹,弹簧内切应力的作用促进了裂纹扩展并最终导致弹簧断裂失效。

汽车悬架弹簧断裂原因分析

某汽车悬架弹簧在质量测试过程中发生断裂。通过宏观检查、化学成分分析、断口分析、金相检验、残余应力测试、硬度测试和耐久性测试等方法对弹簧断裂的原因进行了分析。结果表明:弹簧钢丝在冷卷工序时与刀具接触过紧,两者剧烈摩擦后生热,引起弹簧组织变形而形成硬而脆的白亮层,在冲击载荷的不断作用下,白亮层先产生裂纹,并最终导致弹簧断裂。

硬切削白层对GCr15轴承钢表面摩擦磨损性能的影响

为了研究硬切削白层对试件表面摩擦磨损性能的影响,采用聚晶立方氮化硼刀具对GCr15轴承钢进行硬切削,测试了白层硬度,使用销盘式摩擦磨损机对已切削试样和未切削试样进行摩擦磨损试验,采用扫描电镜观察了磨损表面。结果表明:与未切削试样表面相比,已切削试样表面会产生厚度为6μm的白层;马氏体的产生和晶粒的细化导致硬切削试件表面的硬度高于未切削试样表面;与未切削试样表面相比,含白层的已切削试样表面的摩擦系数更低,磨损量更小,硬切削试样表面的白层可改善其表面的摩擦磨损性能.

钢中摩擦磨损白层的研究现状

综述了国内外对白层的研究现状,指出了当前白层研究中存在的分歧和争论,分析归纳了表面白层的特征和形成机制,重点讨论了钢轨运行过程中白层的组织结构及形成机制,提出了今后的研究方向。同时用扫描电镜对车轮钢切削白层和钢轨钢中的白层进行观察分析。结果表明,车轮钢切削加工和钢轨运行时,表面组织均发生动态的塑性变形和再结晶,原奥氏体晶粒细化,在随后的冷却的过程中形成马氏体。