【摘要】：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,以及工業(yè)設(shè)備現(xiàn)代化需求,在耐磨材料方面的需求量不斷擴(kuò)大。耐磨材料使用過(guò)程中,開(kāi)采礦石消耗的耐磨材料是非常巨大的,特別是在碎礦和磨礦工況中,礦石在破碎的過(guò)程中,碎礦石形狀不規(guī)則,造成零件局部磨損非常嚴(yán)重,鑄滲工藝的在材料表面增強(qiáng)方面比較成熟,零件表面增強(qiáng),既能提高零件的耐磨性,又能有一定的韌性,最終延長(zhǎng)零件的使用壽命,因此本文以開(kāi)發(fā)高釩高耐磨合金表面鑄滲復(fù)合鑄造技術(shù)為核心,通過(guò)鑄滲合金粉末成分優(yōu)化、鑄滲工藝研究、熱處理工藝設(shè)計(jì)來(lái)研究開(kāi)發(fā)具有推廣應(yīng)用價(jià)值的高釩合金鑄滲強(qiáng)化生產(chǎn)技術(shù),滿足圓錐襯板嚴(yán)酷磨損條件下的使用要求,本文主要著眼于鑄滲層的設(shè)計(jì),主要是利用釩元素和碳元素結(jié)合生成耐磨相,測(cè)試其最終的耐磨性,從而獲得良好的耐磨性樣品。本文研究從耐磨材料的選材入手,參照高釩高速鋼的成分配比,設(shè)計(jì)不同的耐磨材料成分配比,利用鑄滲工藝得到高釩高耐磨合金鑄滲層。鑄滲層成分配比材料選擇釩鐵合金粉、錳鐵合金粉、高碳鉻鐵合金粉、鉬鐵合金粉、硅鐵合金粉高碳鐵粉以及鐵粉,通過(guò)鑄滲工藝,以中碳鋼ZG45鋼為母材制備得到高釩高耐磨合金鑄滲層。鑄滲層的原材料主要以釩元素為變量,釩含量的加入量范圍10%~25%,通過(guò)組織性能分析表明:鑄滲層厚度大約在在4mm左右,鑄滲層和母材的過(guò)渡層在30~50μm左右,結(jié)合界面良好。鑄滲合金層中形成的碳化物隨著釩含量的增加,碳化物的形狀和分布也隨之變化,隨著釩含量增加,碳化物依次變化首先以長(zhǎng)條狀和菊花狀呈現(xiàn),其次以菊花狀彌散分布,最終碳化物以細(xì)條狀為主分布在晶界間。鑄滲試樣硬度從集體到鑄滲層呈先升高在降低的趨勢(shì),試樣在鑄態(tài)下:洛氏硬度在50~60HRC之間,顯微硬度在800HV以上,熱處理之后3號(hào)試樣,洛氏硬度達(dá)到60HRC,顯微硬度在1000HV左右。在磨粒磨損試驗(yàn)中,鑄滲層中耐磨相的形成能夠有效地阻止摩擦力對(duì)材料表面的切削磨損,由于鑄滲層形成的耐磨相與基體存在臨界的結(jié)合強(qiáng)度,當(dāng)外界的摩擦力大于臨界力,就會(huì)破壞耐磨相和基體的結(jié)合,但碳化物彌散分布在晶界處時(shí),耐磨相與基體的結(jié)合力最好,此時(shí)的反應(yīng)出的鑄滲層試樣耐磨性較好,通過(guò)磨粒磨損實(shí)驗(yàn)結(jié)果測(cè)試分析,磨損損失量,隨著釩含量的增加呈先減少后增加的趨勢(shì),在3號(hào)試樣磨損量最少。此時(shí)對(duì)比試樣高鉻鑄鐵試樣Cr20,鑄滲層的相對(duì)耐磨性是其2.5倍,對(duì)比基體材料45鋼,相對(duì)耐磨性是其2.86倍。通過(guò)沖擊磨粒磨損實(shí)驗(yàn)測(cè)試鑄滲試樣性能,熱處理后的鑄滲試樣的組織主要為釩碳化合物、馬氏體以及少量的Cr_7C_3化合物,這些組織都是良好的耐磨組織,在基體中形成抗磨支點(diǎn),基體為中碳鋼45鋼有良好的韌性,兩者結(jié)合起來(lái)既有一定的韌性也有一定的硬度,顯著提高抗沖擊磨損能力。在沖擊磨損試驗(yàn)中石英砂顆粒不斷沖刷基體表面,由鑄滲層表面形成硬質(zhì)相抵抗沖擊切削,碳化物會(huì)在沖擊切削力的作用下不斷的脫落,而鑄滲層形成的耐磨相已經(jīng)基體具有良好的韌性能有有效地減少碳化物在這個(gè)過(guò)程中的脫落。其中在V含量為5.5%時(shí)的耐磨性較好,對(duì)比Cr20材料,其相對(duì)耐磨性是2倍左右,對(duì)比基體材料45鋼,耐磨性提高3倍左右。
【學(xué)位授予單位】：長(zhǎng)江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TG174.4
【圖文】：

鑿削式磨料磨損

圖 1-3 高應(yīng)力碾碎式磨料磨損 圖 1-4 低應(yīng)力擦傷磨料磨損igure 1-3 High stress grinding abrasive wear Figure 1-4 Low stress abrasion abrasive w料磨損的機(jī)理假說(shuō)⑴微量切削假說(shuō)：磨損是指材料表面在磨料顆粒作用下產(chǎn)生的微量切削；⑵疲勞破壞假說(shuō)：磨損是指材料表面在交變應(yīng)力的作用下產(chǎn)生的；⑶壓痕假說(shuō)：磨損是指材料表面在由于硬質(zhì)磨料的作用下產(chǎn)生壓痕，以至表面產(chǎn)生剝落物。磨損的模型

圖 1-3 高應(yīng)力碾碎式磨料磨損 圖 1-4 低應(yīng)力擦傷磨料磨損igure 1-3 High stress grinding abrasive wear Figure 1-4 Low stress abrasion abrasive w料磨損的機(jī)理假說(shuō)⑴微量切削假說(shuō)：磨損是指材料表面在磨料顆粒作用下產(chǎn)生的微量切削；⑵疲勞破壞假說(shuō)：磨損是指材料表面在交變應(yīng)力的作用下產(chǎn)生的；⑶壓痕假說(shuō)：磨損是指材料表面在由于硬質(zhì)磨料的作用下產(chǎn)生壓痕，以至表面產(chǎn)生剝落物。磨損的模型

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2743159