工程機械用NM500耐磨鋼的耐磨性能論文

工程機械用NM500耐磨鋼的耐磨性能論文

　　摘要：以工程機械用NM500耐磨鋼為研究對象，對其進(jìn)行不同沖砂角度和沖擊壓力的沖蝕磨損試驗，研究了NM500耐磨鋼的沖蝕磨損方式和機制。結果表明：在不同沖砂角度和沖擊壓力的沖蝕磨損過(guò)程中，NM500鋼整體沖蝕磨損性能表現為低沖擊壓力下磨損性能優(yōu)于高沖擊壓力，大沖砂角度下磨損性能優(yōu)于小沖角。NM500鋼大沖角條件下沖蝕磨損方式主要是沖擊坑，磨損機制主要是擠壓塑性變形。小沖砂角度條件下NM500鋼磨損方式主要是犁削和塑性變形，磨損機制主要是切削磨損和變形磨損。

　　關(guān)鍵詞：NM500鋼；耐磨性；塑性變形

　　根據相關(guān)統計，我國每年因為磨損而消耗的金屬耐磨材料超過(guò)300t，經(jīng)濟損失高達400億元。NM500作為一種低合金高強度耐磨鋼材料，具有生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、強度高、韌性和可焊性良好等優(yōu)點(diǎn)，在對耐磨強度要求較高的工程機械上被廣泛應用，如裝載機、挖掘機、推土機、旋挖機等工程機械的斗底板、鏟跺、側刃板、襯板、擋板均需使用厚度在20～60mm的NM500耐磨鋼板[1]。由于工程機械中使用的耐磨鋼所處工況復雜，而不同工況下耐磨材料的磨損方式和磨損機理又不盡相同[2-4]，所以研究不同工況下耐磨鋼的磨損機理來(lái)指導各力學(xué)性能的匹配極具現實(shí)意義。根據文獻[4-6]，當前對耐磨鋼滑動(dòng)磨損形式下的磨損性能研究較多，但對沖蝕磨損工況下耐磨鋼磨損性能和磨損機理的研究還鮮有報道。鑒于此，本研究以NM500耐磨鋼為研究對象，選擇不同沖砂角度和沖擊壓力，進(jìn)行NM500耐磨鋼的沖蝕磨損試驗，探討了NM500耐磨鋼在不同條件下的沖蝕磨損方式和磨損機制，為生產(chǎn)性能穩定的NM500耐磨鋼材料提供借鑒。

　　1試驗材料與方法試驗

　　采用厚度為6mm的NM500鋼板，其抗拉強度為1750MPa，伸長(cháng)率為10.8%，布氏硬度為503.2HBW。沖蝕磨損試驗采用GP-1干式噴砂機進(jìn)行，通過(guò)線(xiàn)切割截取60mm×50mm×6mm的矩形試樣，采用砂紙打磨去除表面氧化層后拋光，再用酒精沖洗表面吹干。通過(guò)精度為0.1mg的TG328電子天平稱(chēng)重[6]，稱(chēng)重三次取均值記錄，作為磨損前試樣質(zhì)量。采用粒度60目的棕剛玉為沖蝕磨損試驗磨料，噴砂嘴準8mm，分別對試樣進(jìn)行沖蝕距離120mm、30°沖砂角度和沖蝕距離150mm、90°沖砂角度的沖蝕磨損試驗，沖擊壓力分別選擇0.2、0.6MPa，沖蝕磨損時(shí)間選擇2、4、6min。沖蝕后試樣采用酒精沖洗并吹干，稱(chēng)重三次取均值記錄，作為磨損后試樣的質(zhì)量。采用Nova400Nano掃描電鏡分析微觀(guān)組織結構。

　　2試驗結果與分析

　　2.1沖蝕磨損結果分析

　　大沖角（90°）條件下NM500耐磨鋼的磨損量在低沖擊壓力下（0.2MPa），NM500耐磨鋼磨損量隨著(zhù)時(shí)間變化基本呈線(xiàn)性變化，磨損失重率較低，說(shuō)明大沖角、低沖擊壓力條件下，NM500鋼耐磨性較好且較穩定。從圖1（b）可見(jiàn)，在高沖擊壓力下（0.6MPa），NM500耐磨鋼磨損量隨著(zhù)時(shí)間變化呈線(xiàn)性變化，說(shuō)明耐磨性穩定，但磨損失重率較大，說(shuō)明大沖角、高沖擊壓力條件下，NM500鋼表現出較差的耐沖砂磨損性。小沖角（30°）條件下NM500耐磨鋼磨損量�？梢�(jiàn)，在30°沖角下NM500耐磨鋼磨損量隨著(zhù)時(shí)間變化呈線(xiàn)性變化，失重率較大；高、低沖擊壓力下失重率均高于90°沖角下的結果。在小沖角（30°）、高沖擊壓力（0.6MPa）的條件下，NM500耐磨鋼耐沖砂磨損性最差。

　　2.2磨損表面觀(guān)察

　　90°沖角下NM500鋼磨損表面形貌�？梢�(jiàn)，在低沖擊壓力下，NM500鋼磨損表面出現較多的沖擊凹坑，并有少量的較淺犁溝[7]。這主要是當較低的沖擊壓力磨料粒子垂直沖擊NM500表面時(shí)，NM500鋼表面發(fā)生塑性形變，使得被沖擊區域向周?chē)�塑性流�?dòng)，形成沖擊凹坑，導致變形磨損失重。同時(shí)少部分磨料粒子沖刷NM500鋼表面時(shí)，發(fā)生反射，重新與NM500鋼表面發(fā)生刮擦，導致了較淺犁溝的出現。在高沖擊壓力下，磨料粒子沖刷NM500鋼表面時(shí)，由于NM500鋼具有較好的沖擊韌性，被沖擊區域吸收了磨料粒子的沖擊能量，形成了變形區。綜合分析知，NM500耐磨鋼90°大沖角下的沖蝕磨損方式主要是沖擊坑，磨損機制主要是擠壓塑性變形。經(jīng)小沖角、低沖擊壓力的沖蝕磨損后，磨損表面出現較多的犁削坑，塑性變形周?chē)�隆起擠出唇。沖擊壓力增大后，磨損表面犁削區變大，塑性變形變大，擠出唇增大變多。出現如此形貌主要是由于NM500鋼具有較高的硬度和較好的塑性，在30°小沖角沖擊的過(guò)程中，材料表面未能直接被切削掉，而是發(fā)生塑性流動(dòng)，形成了隆起的擠出唇，進(jìn)一步受到磨料粒子的沖刷，擠出唇剝離表面，形成失重。沖擊壓力增大后，高能量的磨料粒子使得NM500鋼表面犁削變大，切削變深，有明顯的犁皺出現。由此可見(jiàn)，NM500耐磨鋼在30°小沖角下沖蝕磨損方式主要是犁削和塑性變形，磨損機制主要是切削磨損和變形磨損。

　　3結論

　�。�1）在不同沖擊角度和沖擊壓力的沖蝕磨損過(guò)程中，NM500鋼整體沖蝕磨損性能表現為低沖擊壓力下磨損性能優(yōu)于高沖擊壓力，大沖角下磨損性能優(yōu)于小沖角。在小沖角、高沖擊壓力的條件下，NM500耐磨鋼耐沖砂磨損性較差。（2）NM500鋼大沖角條件下沖蝕磨損方式主要是沖擊坑，磨損機制主要是擠壓塑性變形。小沖角條件下磨損方式主要是犁削和塑性變形，磨損機制主要是切削磨損和變形磨損。

　　參考文獻:

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　　[5]王珊，劉敬平，張冬梅．低合金耐磨鋼ZG34Mn2SiV的研制[J]．金屬熱處理，2016，41(2)：32-34．

　　[6]劉曉東，馮勇，侯東華，等．低溫控軋和在線(xiàn)淬火工藝對NM500調質(zhì)鋼組織和韌性的影響[J]．熱加工工藝，2016，45(10)：236-239．

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