摩擦磨损-耐磨材料

1、摩擦学原理，主要内容，金属耐磨材料，表面处理技术，摩擦磨损试验技术，1，2，3，影响钢耐磨性的因素，碳含量，合金元素，金相组织，碳化物，金属耐磨材料，1。耐磨钢，碳含量的影响，对于碳钢，适当增加碳含量可以提高耐磨性。经过0.20.3%的温度淬火，获得了具有高韧性和适当硬度的低碳板条马氏体组织(HRC4050)，适用于高韧性和低耐磨性的工件。0.40.6 %，获得混合马氏体组织，适用于要求高耐磨性和足够韧性的工件。在0.60.9 %的温度下淬火后，显微组织主要为高硬度、高脆性的片状孪晶马氏体，适用于耐磨性较高、韧性较低的工件。低碳钢、中碳钢、高碳钢和合金元素对钢1中基本相的影响。溶解在铁素体中，

2、非碳化物形成元素和过量的碳化物形成元素溶解在铁素体中形成合金铁素体。硅和锰显著提高了强度和硬度。铬和镍能在适当范围内提高韧性。钢中合金元素对铁素体冲击韧性的影响：2.形成碳化物和强化相；合金元素与碳的亲和力由大到小依次为钛、锆、铌、钒、钨、钼、铬、锰和铁。钛、铌和钒是强碳化物形成元素，具有碳化钛和碳化钒等碳化物的高稳定性、熔点、硬度和耐磨性。钨、钼和铬是中等碳化物形成元素，具有高稳定性、熔点、硬度和耐磨性，如W2C。锰和铁是弱碳化物形成元素，碳化物的稳定性、熔点、硬度和耐磨性较低，如Fe3C。钢中合金元素的作用及其对Fe-Fe3C相图1的影响。镍、锰、钴、碳和氮对奥氏体相面积的影响是扩大奥氏体

3、相面积的因素，使A1点和A3点减少，A4点增加。当锰含量为13%或镍含量为9%时，硫点降至0以下，室温下为单相奥氏体结构，称为奥氏体钢。锰对奥氏体相区的影响，合金元素在钢中的作用，铬、钼、硅、钛、钨、铝等是减少奥氏体相区的元素，使点A1和A3上升，点A4下降。当铬含量为13%时，奥氏体相面积消失，室温下为单相铁素体组织，称为铁素体钢。铬对奥氏体相区的影响，钢中合金元素的影响，对1号钢相变过程的影响。奥氏体化对奥氏体形成速度的影响：除镍和钴外，它减缓奥氏体化过程。对奥氏体晶粒生长趋势的影响：碳和氮化物形成元素阻碍奥氏体晶粒生长。锰和磷促进生长。合金元素对钢的影响；2.过冷奥氏体转变对c曲线和淬透

4、性的影响：除co外，所有溶解在奥氏体中的合金元素使c曲线向右移动，淬透性提高。提高淬透性常用的元素有锰、硅、铬、镍和硼.对Ms和Mf点的影响：除钴和铝以外的所有元素都会使Ms和Mf点降低。合金元素对钢淬透性的影响，合金元素在钢中的作用，淬火碳钢在回火过程中的硬度变化，以及回火转变对提高回火抗力的影响：淬火钢在回火过程中抵抗硬度下降的能力称为回火抗力。合金元素可以阻止马氏体分解和碳化物沉淀和聚集。当回火硬度相同时，合金钢的回火温度高于含碳量相同的碳钢。如果在相同的温度下回火，合金钢的硬度比碳钢高。钢中合金元素的作用导致二次硬化。高钨、高钼、高铬、高钒钢淬火回火时，由于回火冷却过程中细小弥散的特殊

5、碳化物的析出和向的转变，硬度不但没有降低，反而增加。防止第二种回火脆性加入钨和钼可以防止第二种回火脆性。高速钢、合金元素在钢中的作用、碳化物的影响、碳化物的类型和分布是影响材料耐磨性的主要因素。质量控制活动的收获：珠光体、索氏体、屈氏体、马氏体和亚共析钢：氟磷耐磨性最差；F-M具有最好的耐磨性。共析钢：m、t、S和S-P的耐磨性依次降低；过共析钢：磷-Fe3C、硫-Fe3C、硫-Fe3C、钼-Fe3C和钼具有提高的耐磨性；在相同条件和相同碳含量下，板状马氏体的耐磨性优于针状马氏体，片状磷的耐磨性优于球状磷，细小磷的耐磨性优于粗大磷.金相组织的影响、碳钢的耐磨性与金相组织的关系、曲轴的制造、中低

6、速齿轮、45和40钢。制造小截面高负荷零件，45Mn2，50Mn2，耐磨零件的普通钢种，淬火和回火零件(螺钉)，1。具有良好性能要求的综合机械性能。良好的淬透性。(1)优质碳素结构钢，耐磨零件的普通钢级；2)成分特征：碳：0.30.5 %碳合金元素：提高淬透性：锰、硅、铬、镍、硼强化铁素体：锰、硅、铬、镍细化晶粒：钛、钒防止第二种回火脆性：瓦。热处理及显微组织特征调质零件的加工路线为：下料、锻造、退火、粗加工、回火、精加工、装配和回火。目的：为获得良好的综合力学性能，服役状态下的显微组织为S形。为了提高表面耐磨性，可在淬火和回火后进行表面淬火或渗氮。回火索氏体、调质车间、普通钢种耐磨零件、柴油

7、机凸轮轴、4。普通钢种和用途45钢，使用硬度高达5359HRC，主要用于制造小齿轮、轴、螺栓等。普通钢种的耐磨零件、负载(频率达到数万次/分钟)和摩擦。高而均匀的硬度和耐磨性。高b和接触疲劳强度。足够的韧性、淬透性和耐腐蚀性。(2)轴承钢，一种用于制造轴承套和滚动体的特殊钢种。1.性能要求：轴承承受接触应力(高达30003500兆帕)，定期更换，是耐磨零件的常用钢种；2.成分特征：高碳：0.951.10 %碳合金元素：主要是铬，添加锰和硅。铬、锰和硅的主要作用是提高淬透性，铬还能提高耐磨性(形成合金渗碳体)和耐腐蚀性。当铬含量为1.65%时，硬度和稳定性会随着a3的增加而降低。热处理和显微组织

8、特征滚动轴承钢是过共析钢。热处理：球化退火淬火低温回火组织：0，m，淬火粒状碳化物A(少量)，然后进行冷处理(-60 -80)，可减少A，稳定尺寸。4、轴承生产车间，常用钢种的耐磨零件。最广泛使用的钢种和应用是GCr15，它广泛用于大中型轴承；GCr15SiMn适用于大型轴承。这种钢也可以用来制造模具和量具。径向滚珠轴承和普通钢种的耐磨零件是指在冲击载荷下经受冲击硬化的高锰钢。钢号：ZGMn13。1.成分特点：高碳：1 . 01 . 3%碳保持高耐磨性。高锰：1114%锰，确保奥氏体结构的形成。(3)耐磨钢，耐磨件的普通钢级；(2)热处理和显微组织铸态显微组织为奥氏体碳化物，具有硬脆特性。热处

9、理采用水韧处理。也就是说，将钢加热到1100，使碳化物溶解成奥氏体，并进行水淬。室温下的显微组织为过饱和单相奥氏体。耐磨零件常用钢种、水韧处理工艺特点、高锰钢铸态组织、A、A、表层M HB500、芯部A HB220、A Cm、耐磨零件常用钢种、铸态和水韧组织、铸态组织(化学染色)58、水韧淬火组织(化学染色)58、水韧在压力和冲击作用下，表面奥氏体迅速加工硬化，形成马氏体并析出碳化物，使表面硬度提高到HB500550耐磨零件常用钢，2。耐磨铸铁，1。高磷铸铁一般指磷含量高于0.3%的灰铸铁，磷在铸铁基体中的固溶度较低，在凝固过程中，最终凝固的晶界处经常出现二元磷共晶(F Fe3P)或三元磷共晶

10、(F Fe3C Fe3P)。一般来说，当磷含量为0.15%时，会出现磷共晶。磷的共晶硬度为600800HV，断续分布在基体金属中，不易剥落，有利于提高铸铁的耐磨性。金属耐磨材料，组织：高磷铸铁磷基片状石墨磷共晶，1。高磷铸铁，应用：机床导轨、缸套等。机床导轨，2。硼铸铁，硼=0.030.08%。硼铸铁凝固时，硼在中的固溶度仅为0.018%，硼元素富集在晶界的残余液体中。当硼富集到一定程度(大于0.5%)时，会阻碍硼的析出。凝固按照铁-Fe3C亚稳体系进行，断续或连续的含硼碳化物相在共晶团晶界析出。含硼固溶体的碳化物硬度高于Fe3C，约为1100HV。耐磨铸铁、活塞环、气缸套。钒钛铸铁，钒=0.

11、30.5%，钛=0.150.35%。钒和钛与碳和氮有很强的亲和力，容易形成高硬度的碳化物和氮化物颗粒。显微硬度可达9601840HV，且分散在基体中，大大提高了铸铁的耐磨性。耐磨铸铁、发动机气缸套和表面热处理钢的表面硬化仅硬化零件的耐磨表面，而中心保持在未硬化的高韧性状态。(仅改变表面结构，不改变化学成分)，用于表面淬火零件的材料一般是中碳钢，如40和45钢，以及中碳合金结构钢，如40Cr和40MnB。在表面淬火中，零件表面层必须通过高速加热方法快速达到淬火温度，而不需要等待热量传递到内部，并立即快速冷却以硬化表面层。表面处理技术，一、火焰加热表面淬火，加热源：氧乙炔或氧气的混合气体，特点：操

12、作简单，不需要特殊设备，硬化层一般2-6mm，淬火质量不稳定，适合单件或小批量生产，二、感应加热表面淬火，高频淬火工艺用水或聚乙烯醇水溶液冷却(油是易燃的)；160-200回火可提高韧性，降低淬火残余应力。自回火淬火法高频淬火的优缺点是通过电流的表面效应来实现的。化学热处理的分类根据渗元素的不同，化学热处理可分为渗碳、氮化、渗硼和渗铝。如果两种或两种以上的元素同时渗透，称为共渗，如碳氮共渗、渗铬共渗、渗铝共渗等。渗入钢中的元素可以溶解在铁中形成固溶体，也可以与铁形成化合物。渗碳的目的、分类和应用。定义：钢的渗碳是钢零件在渗碳介质中加热并保温的过程，使碳原子渗透到表面，获得一定的表面碳含量和一定

13、的碳浓度梯度。这是机器制造中最广泛使用的化学热处理工艺。2.目的：渗碳的目的是获得机械零件的高表面硬度、耐磨性、接触疲劳强度和弯曲疲劳强度。3.分类：根据渗碳剂的不同聚集状态，渗碳方法可分为三种：a)固体渗碳法，b)液体渗碳法和c)气体渗碳法。表面化学热处理渗碳。炉气反应和碳势控制1。炉气反应：2cocco 2 qch 2c h2-qcocco 2 co 1/2o 2渗碳气氛：co和CH4脱碳气氛：H2、Co2、H2O、O2等。N2在大气中是中性气体，而整个大气的渗碳能力取决于这些成分的综合作用，而不仅仅是哪一种单一成分。表面化学热处理渗碳表面通过化学热处理进行渗碳。1电镀的特性一般在100以

14、下，不会破坏零件原有的热处理状态，也不会造成零件的热应力和变形；涂层与零件基体之间的结合强度高；涂层的质量和厚度易于控制。电镀可以提高零件表面的物理机械性能，如耐磨性、耐腐蚀性、亮度和硬度；增加零件的几何尺寸(恢复匹配属性)；设备复杂，成本高，生产率低；它对工人的技术条件要求高，污染大，对人体有一定的危害。表面电镀，2电镀基本原理阴极电镀零件。阳极通常镀有金属。不溶于镀液的金属或非金属。如铅、铅锑合金、塑料等。4.电解质通常是镀金属离子的盐溶液。3金属涂层的分类耐磨涂层：通过涂层的硬度增加耐磨性。如镀硬铬、镀松孔铬、镀铁等。可修复涂层：恢复磨损零件的原始尺寸，如镀铬和镀铁。表面电镀和电刷镀的电

15、解原理、原理、特点及应用范围示意图。原理：工件与负极相连，电镀笔与正极相连。镀液中的金属正离子在电场的作用下在阴极表面获得电子，沉积并镀在阴极表面，满足工件尺寸和表面性能的要求。厚度可达(0.001-0.5毫米)，原理为涂镀1液托盘；2-电解质；3-第4部分-输液管；5-阳极和套管；6-电镀笔；7-稳定电源，表面刷镀，2。特点：1)设备简单，施工方便，特别适合现场施工。2)涂层种类繁多，可以实现复合涂层以满足表面性能的要求。例如硬度(HRC40-50)、耐磨性、耐腐蚀性等。3)涂层与基体之间的结合力高(高于槽镀的结合强度)，生产效率高(比常规电沉积高5-50倍)，涂层厚度可控性强。4)生产效率低，劳动强度大。3.应用范围1)恢复零件的尺寸和几何形状。2)填补零件表面的划痕、凹坑、麻点、孔洞等缺陷。3)改善表面性能：例如，大型、复杂和单个小批量工件的表面局部镀有镍、铜、锌、镉、钨、金、银等防腐层和耐磨层。金属喷涂是将热源熔化的金属(线材、棒材或粉末)雾化成细小的金属颗粒，并将其高速吹到准备好的零件表面；根据用于熔化金属的热源不同，喷涂可分为电喷涂、气体火焰喷涂、高频电喷涂、等离子喷涂、爆炸喷涂等；由于气体火焰喷涂具有设备简单、操作简单、应用灵活、噪音低等优点，被广泛应用于汽车零部件的修理，主要用于曲轴、凸轮轴和