研究了21-4N氣門(mén)鋼在選定溫度下的拉伸和摩擦磨損性能。研究結(jié)果表明:隨溫度提高,21-4N鋼的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度下降,塑性先增后減。在室溫～650℃區(qū)間,21-4N鋼的摩擦系數(shù)和磨損量都表現(xiàn)為先減后增,在500℃時(shí)達(dá)到最小值。室溫下21-4N鋼的磨損量較大,磨損機(jī)理主要為磨粒磨損和黏著磨損;400～600℃時(shí),試樣磨損量較小,氧化磨損和黏著磨損為主要磨損機(jī)制;600～650℃時(shí),21-4N鋼磨損量急劇增加,表現(xiàn)為嚴(yán)重的氧化磨損和磨料磨損,附帶有輕微的黏著磨損。 

【文章來(lái)源】：材料科學(xué)與工程學(xué)報(bào). 2020,38(03)北大核心CSCD

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21-4N試樣的拉伸試驗(yàn)數(shù)據(jù)（a）應(yīng)力應(yīng)變曲線(xiàn)；（b）試樣強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率

圖1(a）為實(shí)驗(yàn)用摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的原理圖。具體試驗(yàn)條件如下：轉(zhuǎn)速60r/min，載荷300N，干摩擦，單次試驗(yàn)時(shí)長(zhǎng)1h，溫度分別為650、600、500、400和25℃。圖1(b）為氣門(mén)球頭銷(xiāo)磨損體積的求解示意圖，利用電子顯微鏡對(duì)氣門(mén)磨損面進(jìn)行多次測(cè)量后取其平均值，可得到最大磨損面A的半徑a；通過(guò)數(shù)字式游標(biāo)卡尺多次測(cè)量得到試驗(yàn)前球頭的半徑r；氣門(mén)球頭試樣磨損后的剩余高度b由式（1）求得；球頭銷(xiāo)磨損體積v可通過(guò)式（2）求出。3 結(jié)果與討論

圖3(a）顯示試樣不同溫度拉伸過(guò)程均可劃分為彈性形變、均勻塑性形變、局部形變和斷裂4個(gè)階段。在試驗(yàn)初始階段試樣處于彈性形變過(guò)程，其變化趨勢(shì)表現(xiàn)為直線(xiàn)。當(dāng)應(yīng)力上升到一定值時(shí)，試樣拉伸曲線(xiàn)呈現(xiàn)為一小段屈服平臺(tái)。當(dāng)應(yīng)力達(dá)到屈服極限后，試樣進(jìn)入均勻塑性形變過(guò)程，出現(xiàn)變形硬化現(xiàn)象。此后材料進(jìn)入局部形變階段，開(kāi)始拉伸斷裂過(guò)程[16]。從圖3(b）可知，當(dāng)溫度從室溫上升到400℃時(shí)，21-4N鋼的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度下降速率較慢；當(dāng)溫度從400℃上升到650℃時(shí)，其抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度下降速度加快。而其伸長(zhǎng)率在整個(gè)溫度區(qū)間呈先增大后降低的趨勢(shì)。說(shuō)明21-4N鋼在室溫～400℃下具有較好的強(qiáng)度，塑性變形能力逐漸增強(qiáng)；而高溫下強(qiáng)度下降明顯，塑性變形能力逐漸減弱。圖3 21-4N試樣的拉伸試驗(yàn)數(shù)據(jù)（a）應(yīng)力應(yīng)變曲線(xiàn)；（b）試樣強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率

【參考文獻(xiàn)】：
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