方向固态元素铸造转动摩擦破损特征

   2020-09-01 互联网铸造信息网5300
核心提示:高铬白口铸铁中碳化物是硬质相,在摩擦过程中起提高磨损抗力的作用。但其作用的发挥需要基体组织能对其提供

高铬白口铸铁中碳化物是硬质相,在摩擦过程中起提高磨损抗力的作用。但其作用的发挥需要基体组织能对其提供有效固定和支撑,这是决定合金抗磨能力的重要因素之一。在低摩擦应力(单位摩擦面上作用的摩擦力)下,基体组织强度足够,在摩a)共析组织基体b)奥氏体基体c)马氏体基体碳化物纤维排列不同位向的磨损率随摩擦功率的变化擦应力超过了基体组织的承受能力以后,基体发生塑性变形,碳化物相断裂破碎,并随基体流变而转动,改变了原来的排列位向,磨损率大幅度升高。为相同载荷(98N)和滑动速度(0.8373mPs)条件下碳化物排列位向不同的摩擦面垂直切面金相照片。

从中可以看出,碳化物纤维垂直位向的摩擦面上存在一层很厚的流变层,其中的碳化物已断裂破碎成细小的颗粒。而在碳化物纤维平行顺排(顺着滑动方向)和平行横排(垂直于滑动方向)的摩擦面上,流变层却很薄。流变层在摩擦过程中很容易因疲劳或粘着而大块剥离(如图4a)所示),因此产生很高的磨损率。硬脆性的碳化物纤维镶嵌于塑韧性的基体中,是强化相。

由于存在应力集中,碳化物纤维平行于摩擦面排列比垂直于摩擦面排列能承受更大的摩擦应力而不断裂,这又反过来加强了基体抵抗塑性变形的能力,因此摩擦面上的流变层较薄,磨损率较低。

3种基体组织的合金中,奥氏体基体具有比共析组织基体更高的强硬性,塑性变形抗力高,因此碳化物不同排列位向磨损率相对大小发生转变的临界摩擦功率较高。马氏体基体虽然有比奥氏体基体更高的强硬性,但马氏体转变产生的晶格切变应力作用于碳化物,使其在较低的摩擦应力下就发生断裂,因此临界摩擦功率反而低于奥氏体基体的。图4b)是与a)相同条件(载荷122.5N,滑动速度0.8373mPs)下的马氏体基体试样的摩擦面垂直切面金相。可以看出,在几乎没有变形的深层区域碳化物已大量断裂。

另外,由于马氏体基体塑韧性很差,流变层很容易从试样本体疲劳剥离,因此相应的磨损率也高于奥氏体基体的。奥氏体基体高硬度与高韧性的结合使其能更有效地固定和支撑碳化物相,相应地合金也就具有最低的磨损率。

摩擦功率是摩擦力与滑动速度的乘积。在低载荷和高速度情况下也可以产生高的摩擦功率。这时虽然作用于摩擦面上的摩擦应力不高,但由于摩擦热的作用,基体组织软化,抵抗摩擦应力的能力降低。这与在较低速度下加大载荷的作用是相当的。因此,碳化物不同排列位向磨损率相对大小的转变表现出与摩擦功率相关。

 

 

 
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