精铸热锻模具钢高温磨损性能的研究

摘要

精铸热锻模具由于性能好、寿命长，在国外已经得到实际应用，而国内由于精铸热锻模具钢高温耐磨性差，导致模具寿命低，使精铸热锻模的应用受到限制。本文研究了成分、工艺、组织和性能及温度、载荷和滑动速度等因素对高温磨损率的影响规律，并对磨损表面和磨屑的形貌、成分和结构及氧化物膜的形态和剥落方式进行了分析，探讨了精铸热锻模具钢的高温磨损机理，为其高温磨损性能的提高提供了理论依据，具有重要的理论意义和实际应用价值。 研究结果表明：精铸热锻模铸钢的磨损率对硬度的变化不敏感，其高的耐磨性对热强性的要求范围较宽，而显微组织对高温耐磨性有明显的影响。研究发现，回火屈氏体的高温耐磨性优于回火马贝复相组织和回火索氏体。含4.0wt．％Mo的铸钢600℃回火后沿原奥氏体晶界或马氏体板条界连续析出的链球状Cr23C6及RE加入量过高时出现的大量的粗大稀土夹杂物(RE)<,2>O<,2>S，均降低钢的强韧性，使得磨损率急剧增加，恶化了高温磨损性能。说明高温耐磨性不仅需要基体具有一定的热强性，还需要具有一定的韧性。在高温和摩擦作用下，磨面上形成氧化物膜和氧化物颗粒，氧化物以Fe<,3>O<,4>为主，还有一定量的Fe<,2>O<,3>；磨屑为Fe和Fe<,3>O<,4>、Fe<,2>O<3>的混合物。精铸热锻模具钢的高温磨损机理为氧化磨损和疲劳剥层磨损。当基体中第二相细小弥散分布时，氧化膜从内部剥落或界面剥落，属于正常的氧化磨损，磨损率较低，此种情况适用于Qui肌和Wnson等理论，磨损率几乎与基体的组织和韧性没有关系；当基体中第二相较粗大时，裂纹在基体与粗大第二相界面处萌生，并在基体内部扩展，导致基体与其上的氧化物膜一同剥落，这时磨损率与基体组织及韧性密切相关。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1选题目的及意义

1.2铸造模具的优点及铸造模具钢研究现状

1.2.1铸造模具的优点

1.2.2铸造模具钢的研究现状

1.2.3影响铸造模具推广使用的因素

1.3磨损

1.3.1磨擦与磨损

1.3.2几种典型的磨损机制

1.3.3高温磨损

1.4本文研究的主要内容

第二章实验方法

2.1实验材料及试样制备

2.1.1实验材料

2.1.2试样制备

2.2实验方法

2.2.1微观分析

2.2.2硬度测定

2.2.3高温磨损实验

第三章影响精铸热锻模具钢高温磨损的因素

3.1硬度和回火组织对高温磨损的影响

3.2化学成分和显微组织对高温耐磨性的影响

3.2.1化学成分及回火稳定性的影响

3.2.2显微组织的影响

3.3本章小结

第四章精铸热锻模具钢的高温磨损机理

4.1工况条件对高温磨损行为的影响

4.1.1环境温度对高温磨损率和摩擦系数的影响

4.1.2载荷对高温磨损率和摩擦系数的影响

4.1.3滑动速度对高温磨损率和摩擦系数的影响

4.2磨损表面和磨屑的形貌、成分和结构分析

4.2.1磨损表面的形貌

4.2.2磨损表面的成分分析

4.2.3磨损表面的结构分析

4.2.4磨屑的形貌、成分和结构

4.3精铸热锻模具钢高温磨损机理的分析

4.3.1高温磨损过程中的表面氧化

4.3.2高温磨损过程中氧化物膜的形态

4.3.3高温磨损过程中氧化膜的剥落

4.4精铸热锻模具钢的高温磨损机理

4.5本章小节

第五章结论

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表论文