本研究利用爆炸硬化方法對(duì)高錳鋼進(jìn)行不同程度的預(yù)硬化處理,測(cè)試了水韌處理和爆炸硬化高錳鋼的沖擊磨料磨損行為。通過(guò)對(duì)比不同沖擊功作用下高錳鋼的微觀組織、硬度和磨損形貌,分析了不同硬化狀態(tài)高錳鋼的耐磨性。研究結(jié)果表明,當(dāng)沖擊功為2 J時(shí),高錳鋼沖擊試樣表面達(dá)到飽和硬度值的時(shí)間隨初始硬度增大而縮短,耐磨性隨初始硬度增大而提高。當(dāng)沖擊功為4 J時(shí),不同硬化狀態(tài)高錳鋼沖擊試樣表面達(dá)到飽和硬度值的時(shí)間基本相同,爆炸硬化一次處理的高錳鋼試樣獲得了最佳的耐磨性。不同沖擊功作用下,高錳鋼的耐磨性與高錳鋼的初始硬度及硬化過(guò)程密切相關(guān)。 

【文章來(lái)源】：燕山大學(xué)學(xué)報(bào). 2020,44(05)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：8 頁(yè)

【部分圖文】：

試驗(yàn)相關(guān)示意圖

圖7給出了沖擊功為4 J時(shí)不同狀態(tài)高錳鋼試樣沖擊作用10 min后的表面形貌。對(duì)于水韌處理高錳鋼而言,其磨料磨損試驗(yàn)后的表面主要表現(xiàn)為顯微切痕、鑿坑和剝落(圖7(a)),較深的顯微切痕和鑿坑會(huì)引起較大的磨損失重并導(dǎo)致耐磨性較低[20],因此水韌處理高錳鋼試樣在4 J沖擊功條件下的磨損率最大,耐磨性最差(圖4)。經(jīng)過(guò)一次爆炸硬化處理后,高錳鋼試樣的初始表面硬度較水韌處理狀態(tài)試樣大幅提高,其磨損表面的切痕也變淺(圖7(b)),耐磨性有所提高(圖4)。當(dāng)進(jìn)一步增加爆炸硬化次數(shù)后,高錳鋼試樣的表面硬度提高,磨損表面的顯微切痕顯著減少,但是由硬化帶來(lái)的脆化效應(yīng),使得爆炸硬化2次和3次的高錳鋼試樣的磨損表現(xiàn)主要以較大尺寸的疲勞剝落為主(圖7(c)和7(d)),這種磨損形貌也會(huì)造成磨損性能的降低[20]。因此,在沖擊功為4 J時(shí),爆炸硬化1次高錳鋼試樣的耐磨性最佳,爆炸硬化2次和3次的高錳鋼試樣次之,水韌處理高錳鋼試樣最差(圖4)。4 結(jié)論

圖2給出了不同狀態(tài)高錳鋼在沖擊磨料磨損試驗(yàn)前位于沖擊表面的金相組織照片。從圖中可以看出,高錳鋼經(jīng)水韌處理后獲得了較為均勻的奧氏體組織狀態(tài),其平均晶粒尺寸為179±20 μm,如圖2(a)所示。經(jīng)爆炸硬化處理后,高錳鋼的奧氏體晶粒并沒(méi)有發(fā)生明顯的變形,但奧氏體晶粒內(nèi)部出現(xiàn)了大量的變形帶結(jié)構(gòu)(圖2(b)～2(d)),這是由于在爆炸硬化過(guò)程中,瞬間產(chǎn)生的沖擊波誘發(fā)高錳鋼晶粒內(nèi)部產(chǎn)生了大量的位錯(cuò)和孿晶結(jié)構(gòu)而導(dǎo)致的。隨著爆炸硬化次數(shù)不斷增加,奧氏體晶粒內(nèi)部變形帶的數(shù)量不斷增多。圖3給出了不同狀態(tài)高錳鋼試樣在沖擊磨料磨損試驗(yàn)前的截面硬度分布情況。從圖中可以看出,高錳鋼經(jīng)水韌處理后,其基體硬度約為225 HV。經(jīng)過(guò)爆炸硬化處理后,高錳鋼試樣的硬度升高,并且隨著爆炸硬化次數(shù)的增加,高錳鋼的硬化程度越高。經(jīng)1次爆炸硬化處理后,高錳鋼沖擊試樣的表面硬度為321 HV,在深度為5 mm的范圍內(nèi),硬度下降較快,當(dāng)深度超過(guò)5 mm后,硬度降低逐漸趨于平緩。在距離沖擊表面20 mm的位置,爆炸硬化1次試樣的硬度接近基體硬度。爆炸硬化2次處理后,高錳鋼沖擊試樣的表面硬度增大到409 HV,其硬度變化趨勢(shì)與爆炸硬化1次試樣相近,在距離沖擊表面20 mm的深度處,硬度值為260 HV。當(dāng)爆炸硬化次數(shù)增加到3次時(shí),高錳鋼沖擊試樣的表面硬度值進(jìn)一步增大至432 HV,雖然表面硬度較爆炸硬化2次的試樣升高不多,但其硬度降低趨勢(shì)更為平緩,并且,在距離沖擊表面20 mm的深度處,其硬度高達(dá)314 HV。在爆炸硬化過(guò)程中,爆炸產(chǎn)生的沖擊波作用在高錳鋼基體上,并誘發(fā)產(chǎn)生大量位錯(cuò)和孿晶,從而引起硬化效應(yīng)[15-16]。因此,隨著爆炸次數(shù)的增多,高錳鋼的表面硬度不斷升高,這與圖2高錳鋼中變形帶數(shù)量隨爆炸次數(shù)增加而增多的趨勢(shì)是一致的。值得注意的是,3種爆炸硬化試樣的硬度測(cè)試起點(diǎn)為沖擊表面,即圖1中的圓弧最低點(diǎn),而非爆炸硬化表面,因此,截面硬度分布較直接爆炸硬化處理后的高錳鋼更加緩和[15]。


本文編號(hào)：3341443