45钢和H13钢干滑动磨损行为与磨损机制的研究

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金属的摩擦磨损是一种极为普遍却很复杂的现象,同时,磨损也是金属构件的主要失效形式之一。在摩擦副的相互运动中,对磨材料、温度、载荷和环境等都会对摩擦副的摩擦磨损行为产生显著的影响,同时也会伴随着金属组织和性能的变化。本文以H13和45钢为研究对象,利用销-盘式高温摩擦磨损试验机以及微观分析手段,如X-ray衍射仪、扫描电镜(SEM)和显微硬度计等,研究了H13和45钢在环境温度25℃、200℃和400℃及不同载荷下的干滑动磨损行为,测试及分析了磨损表面的物相、形貌和剖面形貌及显微硬度分布,探讨了不同工况条件下的磨损机理。  研究发现,环境温度和载荷对H13和45钢的摩擦磨损行为有着重要的影响。结果表明,H13和45钢的磨损率随环境温度和载荷的升高而增大,不同实验条件导致磨损机制发生转变。环境温度25℃时,H13钢在50N~150N的磨损机制主要为粘着磨损和磨粒磨损;载荷超过150N后,其磨损机制为塑性挤出磨损、粘着磨损和氧化物层的剥落磨损;45钢在载荷50N~200N时,磨损机制主要为磨粒磨损和粘着磨损,250N时,磨损机制为塑性挤出磨损、粘着磨损和氧化层的剥落磨损。环境温度200℃和400℃时,随着载荷的增大,H13钢和45钢在磨损过程中存在氧化轻微磨损向严重磨损转变。环境温度200℃时,由氧化轻微磨损、磨粒磨损和粘着磨损向塑性挤出磨损和氧化层的剥落磨损转变。环境温度400℃,载荷50N时,磨损机制主要为氧化轻微磨损;载荷100N~150N时,出现磨损转变区,磨损机制主要为氧化磨损和氧化物层的剥落磨损;载荷高于150N时,基体的硬度降低,承载氧化物的能力下降,氧化层剥落加重,磨损率迅速增大,由氧化磨损向严重磨损转变,磨损机制主要为塑性挤出磨损和氧化物层的剥落磨损。
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