工藝條件對貝氏體球鐵耐磨性能影響的研究.pdf

1、貝氏體基體球鐵(等溫淬火球鐵ADI、鑄態(tài)貝氏體球鐵)具有良好的強(qiáng)韌性、耐疲勞性能和耐摩擦磨損性能，在拉伸類模具中具有廣泛的應(yīng)用。目前關(guān)于貝氏體球鐵的研究主要集中在球鐵的成分、組織等對貝氏體球鐵的拉伸性能、疲勞性能和斷裂韌性的影響等，但是對貝氏體球鐵耐磨性能及磨損機(jī)制方面的研究很少，制約了貝氏體球鐵模具的使用和發(fā)展。因此，研究貝氏體球鐵的耐磨損性能，探明其磨損機(jī)制，對貝氏體球鐵模具的生產(chǎn)工藝開發(fā)、延長其使用壽命、降低生產(chǎn)成本具有十分重要的

2、意義。
　　本文采用等溫淬火工藝制備ADI，研究了等溫淬火溫度和保溫時(shí)間對ADI組織和耐磨性能的影響，通過對磨損前后ADI的殘余奧氏體量和硬度的變化，以及磨損表面形貌和磨屑成分的分析，探討了ADI的磨損機(jī)制。采用Cr合金化制備鑄態(tài)貝氏體球鐵，研究了Cr含量和退火工藝對鑄態(tài)貝氏體球鐵組織和耐磨性的影響，取得了如下研究結(jié)果：
　　當(dāng)保溫時(shí)間為1.5h時(shí)，300℃等溫淬火的ADI的基體組織為針狀下貝氏體和少量殘余奧氏體，其耐磨性最

3、佳；隨著等溫淬火溫度的升高，貝氏體組織逐漸粗化進(jìn)而轉(zhuǎn)變?yōu)橛鹈珷畹纳县愂象w，其耐磨性逐漸下降。當(dāng)?shù)葴卮慊饻囟葹?00℃，隨著保溫時(shí)間的延長，基體組織中貝氏體粗化，保溫時(shí)間超過4.5h后，殘余奧氏體分解為鐵素體和碳化物。當(dāng)載荷小于160N時(shí)，保溫時(shí)間為3.0h時(shí)ADI的耐磨性能最佳；當(dāng)載荷大于160N時(shí)，保溫時(shí)間為1.5h時(shí)，ADI的耐磨性能最佳，且耐磨性能隨著保溫時(shí)間的延長而降低。相同熱處理工藝條件下，ADI的磨損失重隨載荷的增加而增大。

4、
　　對ADI磨損前后殘余奧氏體量的分析和硬度測試發(fā)現(xiàn)，磨損后ADI的殘余奧氏體數(shù)量減少，硬度升高。其中300℃×1.5h等溫淬火獲得的ADI的殘余奧氏體量由磨損前的23.0％減少至19.1%；硬度由磨損前的503HV增加到713HV。
　　當(dāng) ADI的基體組織為下貝氏體和殘余奧氏體時(shí)，其磨損機(jī)制主要為氧化剝落磨損和部分的疲勞磨損和粘著磨損。當(dāng)ADI的基體組織為上貝氏體和殘余奧氏體時(shí)，其磨損機(jī)制以疲勞磨損和粘著磨損為主，存在

5、少量的氧化剝落磨損。當(dāng)保溫時(shí)間為7.0h和9.0h，組織中析出了碳化物時(shí)，其磨損機(jī)制主要為疲勞磨損和磨粒磨損以及少量的粘著磨損。
　　采用Cr合金化制備了鑄態(tài)貝氏體球鐵，其基體組織中的貝氏體和殘余奧氏體均含量隨Cr量的增加而增加，耐磨性能也隨Cr的增加而增強(qiáng)，在Cr0.4%時(shí)達(dá)到最佳，當(dāng)繼續(xù)增加含Cr含量至0.6%時(shí)，耐磨性開始下降。
　　500℃退火時(shí)，鑄態(tài)貝氏體球鐵發(fā)生了殘余奧氏體的分解，其貝氏體仍保留鑄態(tài)的形貌，隨著退