本文關(guān)鍵詞：硫系自潤(rùn)滑鋼中原位自生金屬硫化物自潤(rùn)滑相的形成機(jī)制與控制方法，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：硫系自潤(rùn)滑鋼是一種含有原位自生金屬硫化物自潤(rùn)滑相的功能型合金鋼,它具有耐高溫、自潤(rùn)滑、耐磨性好、成本低等優(yōu)點(diǎn)。自潤(rùn)滑耐磨鋼中自潤(rùn)滑相的形態(tài)、大小和分布對(duì)其潤(rùn)滑和耐磨性能有重要影響。由于硫在鐵中常與Fe形成FeS,這種FeS多為大塊狀?yuàn)A雜,主要分布在晶界附近,造成晶界弱化、基體割裂和應(yīng)力集中,從而嚴(yán)重影響鋼材的韌性、強(qiáng)度以及可鍛性。因此,如何有效控制自潤(rùn)滑相的數(shù)量、形態(tài)、尺寸和分布成為能否制備出具有良好自潤(rùn)滑耐磨性能及良好力學(xué)性能的硫系自潤(rùn)滑鋼的關(guān)鍵因素。本文討論了硫系自潤(rùn)滑鋼自潤(rùn)滑相中金屬硫化物的形成機(jī)制；分析了硫系自潤(rùn)滑鋼的微觀組織；探討了固溶處理和時(shí)效處理對(duì)自潤(rùn)滑相形狀、尺寸和分布變化的影響規(guī)律和機(jī)制；測(cè)試了其力學(xué)性能、常溫和高溫摩擦磨損性能。為降低FeS的含量、減少其有害作用做出了初步探索,從而為該鋼種的應(yīng)用奠定了理論及實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。利用X射線衍射、EDS,結(jié)合熱力學(xué)分析,研究了硫系自潤(rùn)滑鋼自潤(rùn)滑相中金屬硫化物的形成機(jī)制。結(jié)果表明：硫系自潤(rùn)滑鋼自潤(rùn)滑相中的S元素在鋼基體中的含量極少(鑄態(tài)0.1%),其主要集中在金屬硫化物自潤(rùn)滑相中。這些金屬硫化物主要是FeS、CrS、MoS2以及一些多元硫化物。鋼中硫化物的生成順序CrSFeSMoS2,因此可以通過(guò)增加Cr含量來(lái)置換FeS。硫系自潤(rùn)滑鋼中的主要合金元素Cr在基體和自潤(rùn)滑相中都有分布。本文通過(guò)分析硫化物的生成熱力學(xué)和各元素在基體和自潤(rùn)滑相中的分布,發(fā)現(xiàn)可以通過(guò)增加Cr元素的含量,提高反應(yīng)溫度、壓強(qiáng)的方法降低自潤(rùn)滑相中FeS的含量。這為改善這種硫系自潤(rùn)滑鋼的可鍛性提供了可行性論證。通過(guò)光學(xué)顯微分析、掃描電子顯微分析以及數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析,研究了硫系自潤(rùn)滑鋼的微觀組織,確定了固溶處理和時(shí)效處理的最佳保溫時(shí)間和保溫溫度,并分析了固溶處理和時(shí)效處理機(jī)制。結(jié)果表明：固溶處理和時(shí)效處理對(duì)自潤(rùn)滑相的尺寸、形狀以及分布具有重要影響。930℃、40min為固溶處理的最佳保溫溫度和最佳保溫時(shí)間；550℃、60min為時(shí)效處理的最佳保溫溫度和最佳保溫時(shí)間。在固溶處理未飽和階段,比表面積大的溶解速率快,自潤(rùn)滑相整體尺寸減小(長(zhǎng)軸250um的小尺寸新生相的數(shù)量增加),形狀更圓整(長(zhǎng)短軸之比從1.7降低到1.3)；固溶飽和后,由于平衡溶度與曲率半徑成反比,大的自潤(rùn)滑相尺寸增加,小的自潤(rùn)滑相尺寸減小。時(shí)效處理后細(xì)小的自潤(rùn)滑相數(shù)量明顯增多,自潤(rùn)滑分布更均勻(方差最小,為0.0001)。這種自潤(rùn)滑相的形狀以及尺寸改變的微觀機(jī)制屬于擴(kuò)散控制的溶解-析出機(jī)制。力學(xué)性能測(cè)試表明：退火態(tài)硫系自潤(rùn)滑鋼的平均抗拉強(qiáng)度為455MPa,延伸率為3.6%,平均沖擊韌性為2.23J/cm2,硬度為HRC33；而淬火+低溫回火態(tài)的硫系自潤(rùn)滑鋼平均抗拉強(qiáng)度為385MPa,延伸率為3.4%,平均沖擊韌性為2.70J/cm2,硬度為HRC60。常溫摩擦磨損測(cè)試結(jié)果表明：硫系自潤(rùn)滑鋼的摩擦系數(shù)比滑動(dòng)軸承常用的663錫青銅稍高,但其磨損率是錫青銅的1/43-1/39。高溫摩擦磨損測(cè)試結(jié)果表明：硫系自潤(rùn)滑鋼的摩擦系數(shù)比663錫青銅稍高,但硫系自潤(rùn)滑鋼的抗磨損性能比663錫青銅提高了20倍以上。在常溫摩擦磨損試驗(yàn)與高溫摩擦磨損試驗(yàn)中,硫系自潤(rùn)滑鋼的平均摩擦系數(shù)均會(huì)隨著溫度、載荷以及轉(zhuǎn)速的升高而降低。
【關(guān)鍵詞】：硫系自潤(rùn)滑鋼 金屬硫化物 形成機(jī)制 固溶處理 時(shí)效處理 力學(xué)性能 摩擦磨損
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG142;TH117
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-8
• ABSTRACT8-13
• 1 緒論13-25
• 1.1 引言13-14
• 1.2 固體潤(rùn)滑材料簡(jiǎn)介14-18
• 1.2.1 固體自潤(rùn)滑材料性能優(yōu)點(diǎn)14-15
• 1.2.2 固體自潤(rùn)滑材料的種類15
• 1.2.3 常見固體潤(rùn)滑劑15-17
• 1.2.4 硫系自潤(rùn)滑鋼17-18
• 1.3 合金元素在自潤(rùn)滑鋼中的作用18-19
• 1.4 硫系自潤(rùn)滑鋼中的金屬硫化物19-21
• 1.4.1 金屬硫化物在硫系自潤(rùn)滑鋼中的形態(tài)19-20
• 1.4.2 金屬硫化物的潤(rùn)滑性能20-21
• 1.5 固溶處理與時(shí)效處理21
• 1.6 硫系自潤(rùn)滑鋼的發(fā)展趨勢(shì)21-23
• 1.7 研究?jī)?nèi)容23
• 1.8 研究意義23-25
• 1.8.1 工程意義23-24
• 1.8.2 理論意義24-25
• 2 試驗(yàn)與分析測(cè)試25-36
• 2.1 材料的制備25
• 2.2 金屬硫化物的測(cè)試分析方法25-27
• 2.2.1 試驗(yàn)方法25-26
• 2.2.2 XRD分析26
• 2.2.3 能譜分析26-27
• 2.3 固溶處理試驗(yàn)方法27-29
• 2.3.1 方案步驟27
• 2.3.2 淬火介質(zhì)的確定27-28
• 2.3.3 相關(guān)參數(shù)的確定28-29
• 2.4 時(shí)效處理試驗(yàn)方法29-31
• 2.4.1 方案步驟29
• 2.4.2 相關(guān)參數(shù)的確定29-31
• 2.5 固溶處理和時(shí)效處理分析方法31-32
• 2.5.1 光學(xué)顯微分析31
• 2.5.2 圖像分析軟件31-32
• 2.6 自潤(rùn)滑鋼性能測(cè)試32-36
• 2.6.1 力學(xué)性能測(cè)試32-33
• 2.6.2 硬度測(cè)試33
• 2.6.3 摩擦磨損性能測(cè)試33-36
• 3 硫系自潤(rùn)滑鋼中金屬硫化物的分析36-44
• 3.1 1150℃退火試驗(yàn)36-37
• 3.2 硫系自潤(rùn)滑鋼的物相鑒定37-38
• 3.3 相圖分析38-39
• 3.4 熱力學(xué)分析39-40
• 3.5 能譜分析40-42
• 3.5.1 硫系自潤(rùn)滑鋼的整體能譜分析40-41
• 3.5.2 硫系自潤(rùn)滑鋼中自潤(rùn)滑相的能譜分析41-42
• 3.5.3 硫系自潤(rùn)滑鋼中元素的面分布42
• 3.6 本章小結(jié)42-44
• 4 硫系自潤(rùn)滑鋼中自潤(rùn)滑相的控制方法44-65
• 4.1 鑄態(tài)試樣結(jié)果分析44-47
• 4.1.1 鑄態(tài)光學(xué)顯微分析44-45
• 4.1.2 鑄態(tài)掃描電子顯微分析45-47
• 4.2 退火處理47-48
• 4.2.1 退火態(tài)光學(xué)顯微分析47
• 4.2.2 退火態(tài)數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析47-48
• 4.3 固溶處理48-57
• 4.3.1 最佳固溶溫度確定48-51
• 4.3.2 最佳固溶時(shí)間確定51-54
• 4.3.3 固溶處理掃描電子顯微分析54-55
• 4.3.4 固溶處理機(jī)理研究55-57
• 4.4 時(shí)效處理57-64
• 4.4.1 最佳時(shí)效溫度確定57-59
• 4.4.2 最佳時(shí)效時(shí)間確定59-62
• 4.4.3 時(shí)效處理掃描電子顯微分析62-64
• 4.4.4 時(shí)效處理機(jī)理研究64
• 4.5 本章小結(jié)64-65
• 5 硫系自潤(rùn)滑鋼的性能測(cè)試及分析65-72
• 5.1 力學(xué)性能測(cè)試65-67
• 5.1.1 拉伸性能測(cè)試65-66
• 5.1.2 沖擊性能測(cè)試66-67
• 5.1.3 硬度測(cè)試67
• 5.2 摩擦磨損性能測(cè)試67-71
• 5.2.1 常溫摩擦磨損性能測(cè)試67-70
• 5.2.2 高溫摩擦磨損性能測(cè)試70-71
• 5.3 本章小結(jié)71-72
• 6 結(jié)論72-74
• 參考文獻(xiàn)74-78
• 作者簡(jiǎn)歷及攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果78-80
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集80

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5 欒蕊,韓恩山;金屬硫化物的研究及應(yīng)用[J];化學(xué)世界;2002年02期

6 張波;龐弟;;金屬硫化物的溶解、沉淀及其分離的計(jì)算[J];寧夏師范學(xué)院學(xué)報(bào);2007年03期

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本文編號(hào)：416578