基于挖掘機支重輪的等溫淬火球鐵耐磨性和有限元分析的研究.pdf

1、用等溫淬火球鐵(ADI)生產(chǎn)履帶式挖掘機支重輪在等溫淬火球鐵的應(yīng)用中是一個全新的嘗試。由于支重輪的工作環(huán)境非常惡劣，磨損現(xiàn)象非常嚴(yán)重，因此對材料的強度、硬度以及耐磨性的要求比較高。迄今為止，還沒有發(fā)現(xiàn)用ADI材料制造挖掘機支重輪的文獻(xiàn)報導(dǎo)。本文通過實驗和有限元分析，對ADI材料進(jìn)行了比較系統(tǒng)的研究，證實了ADI生產(chǎn)支重輪的可行性，獲得了適合生產(chǎn)支重輪的ADI材料的熱處理工藝，為支重輪的實際生產(chǎn)提供一定的技術(shù)參考和理論依據(jù)。
　　

2、 本文選定了奧氏體溫度為900℃，奧氏體化時間為1．5h，等溫淬火溫度為260℃、310℃、360℃，等溫淬火時間為2h的工藝參數(shù)來對牌號為QT500—7的球墨鑄鐵進(jìn)行熱處理以獲得綜合性能比較好的ADI材料。通過金相顯微鏡、掃描電鏡和X衍射儀對其組織進(jìn)行了定性和定量分析，研究了不同等溫淬火溫度對ADI組織、成分和力學(xué)性能的影響。
　　 采用MM—200磨損試驗機和MLD—10型動載荷磨料磨損試驗機對在不同等溫淬火溫度下獲得的AD

3、I材料和50Mn材料進(jìn)行耐磨性對比試驗，考察了硬度、殘余奧氏體含量對ADI耐磨性的影響，并對ADI的磨損機理做了分析。
　　 在深入了解接觸力學(xué)及有限元軟件ANSYS的基礎(chǔ)上對支重輪(ADI材料)在挖掘狀態(tài)和行走狀態(tài)下接觸應(yīng)力和等效應(yīng)力進(jìn)行了研究，從仿真角度揭示了ADI材料作為支重輪材料的可行性。
　　 結(jié)果表明：
　　 1．等溫淬火溫度對ADI組織成分和力學(xué)性能的影響比較顯著。隨著等溫淬火溫度的升高，ADI組織

4、逐漸粗化，殘余奧氏體量及其含碳量逐漸增加，而硬度和屈服強度逐漸減小。當(dāng)?shù)葴卮慊饻囟葹?60℃時，其組織為細(xì)針狀的下貝氏體和殘余奧氏體，殘余奧氏體比較細(xì)小，不連續(xù)且包圍著貝氏體條，硬度和屈服強度最大；當(dāng)?shù)葴卮慊饻囟茸兂?60℃，組織為大量的板條狀和羽毛狀上貝氏體，殘余奧氏體呈粗大連續(xù)狀，硬度和屈服強度最小。
　　 2．ADI材料在干摩擦滑動磨損和沖擊磨料磨損條件下的耐磨性均隨著等溫淬火溫度的提高而下降，前者的磨損機制主要是粘著磨損

5、，后者主要是沖擊塑性變形磨損和微觀切削。在沖擊磨料磨損試驗中，ADI材料的耐磨性隨著沖擊功的增大而增大。
　　 3．在磨損過程中，殘余奧氏體發(fā)生加工硬化，發(fā)生了向馬氏體轉(zhuǎn)變的相變過程，并且殘余奧氏體能松弛裂紋產(chǎn)生的應(yīng)力集中，阻止了裂紋的萌生和擴(kuò)展，提高了材料的耐磨性；但是殘余奧氏體在不能充分加工硬化的條件下對耐磨性能不利；殘余奧氏體呈薄膜狀包圍著針狀貝氏體的奧—貝氏體組織要比殘余奧氏體呈連續(xù)大塊狀、貝氏體組織粗大的奧—貝氏體組織