嚴(yán)酷工況下鋼鐵材料的氧化磨損及輕微-嚴(yán)重磨損轉(zhuǎn)變.pdf

1、氧化磨損是大氣下由摩擦生熱或高溫摩擦引起的,廣泛出現(xiàn)在如材料加工、熱機、發(fā)電、運輸?shù)仍S多領(lǐng)域,是一種普遍的磨損現(xiàn)象和重要的失效形式,對構(gòu)件的磨損行為和壽命有著決定性的影響。氧化磨損輕微-嚴(yán)重磨損轉(zhuǎn)變將帶來構(gòu)件的快速失效,危害極大,是嚴(yán)酷工況下干滑動磨損,特別是高溫磨損中具有共性的物理化學(xué)過程。鋼鐵材料的氧化磨損及輕微-嚴(yán)重磨損轉(zhuǎn)變是嚴(yán)酷工況下重要的摩擦學(xué)及材料科學(xué)問題,其研究具有重要的理論意義和工程應(yīng)用價值。本文系統(tǒng)地研究了典型鋼鐵材料

2、在不同工況條件下的摩擦磨損行為和磨損機理,探討了鋼鐵材料的成分、組織及性能與氧化磨損和耐磨性的關(guān)系,重點研究了嚴(yán)酷工況下氧化磨損及輕微-嚴(yán)重磨損的轉(zhuǎn)變。
　　 研究發(fā)現(xiàn),鋼鐵材料隨著溫度和載荷的增加,磨損機制發(fā)生轉(zhuǎn)變,在嚴(yán)酷工況下發(fā)生輕微-嚴(yán)重磨損轉(zhuǎn)變,且具有氧化磨損特性。率先提出了氧化磨損輕微-嚴(yán)重磨損轉(zhuǎn)變和轉(zhuǎn)變區(qū)的概念,揭示了鋼鐵材料在嚴(yán)酷工況下干滑動磨損失效的物理本質(zhì)。明確指出了當(dāng)前氧化磨損概念的模糊使用問題,強調(diào)氧化磨損

3、和氧化輕微磨損是具有不同的磨損行為的兩類氧化磨損,前者符合Quinn提出的氧化磨損理論；后者已超越輕微磨損,其磨損行為取決于摩擦氧化物和基體的共同作用。建議在今后研究中應(yīng)明確區(qū)分氧化輕微磨損(Oxidative mildwear)和氧化磨損(Oxidative wear)。闡明了目前廣為采用的Lim和Ashby鋼的磨損圖中存在的問題,并進行了修正。
　　 實驗結(jié)果表明,摩擦氧化物的減磨作用與氧化物的數(shù)量(或厚度)以及基體的強度或

4、熱強度直接相關(guān),氧化物是否減磨取決于磨損時基體的硬度或強度。材料的耐磨性與顯微組織及性能的關(guān)系依賴于磨損機理。粘著磨損耐磨性要求材料具有高的硬度或強度和一定的斷裂抗力；而高溫氧化磨損的耐磨性取決于鋼的強度(或硬度)和斷裂強度(或韌性)以及熱穩(wěn)定性。研究發(fā)現(xiàn),鉻含量的增加提高鋼的抗氧化性,阻礙摩擦氧化物的形成,推遲氧化磨損的出現(xiàn),高鉻鋼高的高溫耐磨性歸因于鉻對氧化物和基體及結(jié)合的強化。石墨在室溫、低載時具有潤滑作用,降低磨損；而在高載時增