超细晶中碳低合金钢的磨料磨损行为研究

摘要

本文利用多向锻造及退火处理工艺加工中碳低合金钢，获得超细晶铁素体耦合纳米碳化物结构，探讨多向锻造及退火处理对中碳低合金钢磨料磨损行为的影响。通过光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜及硬度测试、室温拉伸测试等手段研究组织的演变与机械性能变化。分别在不同工作载荷和冲击能量下进行二体磨料磨损和三体磨料磨损试验，研究载荷与冲击能量对磨损量和相对耐磨性的影响;结合显微组织演变、机械性能、磨损表面形貌及亚表层加工硬化效应分析，探讨显微组织、硬度、塑性和断裂韧性及加工硬化能力等因素对磨料磨损性能与磨损机理的影响。
　　结果表明:尽管多向锻造可以大幅度提高材料的强度和硬度，但低的塑性和断裂韧性使得其在硬磨料工况下的二体磨料磨损性能发生恶化;多向锻造后进行450℃×2.5h退火处理可以在不大幅度损伤强度和硬度的同时明显改善试样的塑性和断裂韧性，与传统热处理工艺相比，在较小载荷下可大幅度改善二体磨料磨损性能。此外，多向锻造+450℃×2.5h退火处理使试样具有良好的加工硬化能力，使得在三体磨料磨损中，磨损机理随着冲击能量的增加由以凿削磨损为主向以疲劳磨损为主转变，在中等冲击能量下可较大幅度提高材料的耐磨性。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 选题背景

1．2 磨损的分类与机理

1．2．1 磨损的分类

1．2．2 磨料磨损机理

1．3 金属材料的显微组织对磨料磨损性能的影响

1．3．1 晶体结构的影响

1．3．2 基体组织的影响

1．3．3 合金元素的影响

1．3．4 第二相的影响

1．4 超细晶材料的研究概况

1．4．1 超细晶材料的发展

1．4．2 大塑性变形技术

1．4．3 强度-塑性平衡的改善

1．4．4 耐磨性研究现状

1．5 本文的主要研究内容

第二章 试验材料及方法

2．1 试验材料

2．1．1 试验材料的化学成分

2．1．2 试验材料的相变临界点温度

2．2 试样的制备

2．2．1 亚温淬火处理

2．2．2 多向锻造试验

2．2．3 退火处理

2．2．4 传统热处理

2．3 微观组织的观察与分析方法

2．3．1 微观组织观察

2．3．2 晶粒尺寸测定

2．4 力学性能试验

2．4．1 硬度测定

2．4．2 室温拉伸试验

2．5 磨料磨损性能测试

2．5．1 二体磨料磨损试验

2．5．2 三体磨料磨损试验

2．6 本章小结

第三章 显微组织及其力学性能结果与分析

3．1 显微组织的特征与分析

3．1．1 原始试样的显微组织

3．1．2 传统热处理试样的显微组织

3．1．3 亚温淬火试样的显微组织

3．1．4 多向锻造试样的显微组织

3．1．5 多向锻造+450℃×2．5h退火试样的显微组织

3．2 硬度性能

3．3 室温拉伸性能

3．4 本章小结

第四章 试验材料的磨料磨损行为

4．1 二体磨料磨损试验结果与分析

4．1．1 磨损试样的失重量和耐磨性

4．1．2 磨损表面形貌分析

4．1．3 二体磨料磨损行为的分析与讨论

4．2 三体磨料磨损试验结果与分析

4．2．1 三体磨料磨损结果与分析

4．2．2 磨损试样的加工硬化效应与分析

4．2．3 磨损表面形貌分析

4．2．4 三体磨料磨损行为的分析与讨论

4．3 多向锻造及退火处理对磨料磨损行为的影响

4．3．1 基体组织和机械性能对磨料磨损行为的影响

4．3．2 碳化物对磨料磨损行为的影响

4．4 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 结论

5．2 对超细晶耐磨材料研究与应用的展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文及主要参研项目