论文部分内容阅读
作为机械零件的钢铁材料,在使用过程中大部分都会发生磨损,极易造成设备无法运行、材料浪费和人身伤亡。因此研究钢铁材料的磨损行为,提高使用寿命是材料工作者的主要任务。作为第三代耐磨材料的高铬铸铁是目前在耐磨领域应用最为广泛的一种材料之一。本研究通过向常规高铬铸铁中再添加一定量的合金元素,进行合金化处理和变质剂的变质处理,通过改变碳化物的分布以及形状,达到减轻碳化物对基体割裂及细化晶粒的目的,从而提高高铬铸铁的韧性和耐磨性,进而延长使用寿命。本研究用离心复合铸造高铬铸铁的原材料来自山东省淄博某轧辊有限公司,在实验室条件下利用金属型铸造来探究不同钼、硼和稀土镁的添加量对高铬铸铁组织与耐磨性能的影响。本文利用MLD-10动载磨料磨损试验机、光学显微镜、高温摩擦磨损实验仪、扫描电镜、X射线衍射仪、洛氏硬度计等测试分析方法,分析了不同添加量的钼、硼、稀土镁合金元素对高铬铸铁铸态组织、物相组成、硬度、耐磨料磨损以及耐摩擦性能的影响规律。得出了提高高铬铸铁组织和耐磨性的理想合金元素添加量,为在工厂中应用提供技术支持和理论指导。研究发现:（1）钼的加入提高了高铬铸铁的淬透性,物相检测发现了新相Mo2C的生成,钼的加入改善了铸态组织的碳化物分布及形状,达到了细化晶粒的目的,提高了高铬铸铁的硬度。耐磨性随着钼含量以及磨料类型而变化,呈现出先增后降再增的趋势。当钼的加入量为0.6%时,高铬铸铁的组织和耐磨性能达到最佳。（2）将合金元素硼加入到高铬铸铁中,物相检测发现硼与组织中的碳形成了硼碳化合物。铸态组织发现碳化物由尖锐的棱角状转变为孤立的板条状分布,组织发生明显细化,硬度得到提高。随着硼含量的增多,耐磨性能也显著提高,磨损形貌主要为塑性犁沟以及唇状凸缘。当硼的添加量为0.3%时,高铬铸铁的耐磨性能最佳。（3）将稀土镁添加到高铬铸铁中,稀土能净化铁液,镁可以脱氧脱硫。稀土镁的加入改变了碳化物的生长环境,细化了组织,使碳化物由大片状变为均匀分布的团块状,降低了对基体的割裂程度。磨痕的主要形式为犁沟和卷曲。磨损机制主要有表面的微切削、多次塑变等。当稀土镁的添加量为0.6%时,综合性能达到最佳。