【摘 要】
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高铬铸铁作为优异的抗磨材料,被应用于混凝土搅拌机衬板、叶片等部件。针对高铬铸铁的耐磨性也进行了大量研究,但是研究者大多数把水砂混合料、泥浆、酸碱溶液等作为冲刷磨损
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高铬铸铁作为优异的抗磨材料,被应用于混凝土搅拌机衬板、叶片等部件。针对高铬铸铁的耐磨性也进行了大量研究,但是研究者大多数把水砂混合料、泥浆、酸碱溶液等作为冲刷磨损介质,而把沥青混凝土直接作为磨损介质的研究却鲜有报道。本文通过合金成分设计,制备了不同铬和钒含量的高铬铸铁,并对其在沥青混凝土条件下的冲蚀磨损性能进行了系统研究。采用光学显微镜、X射线衍射仪、洛氏硬度计、冲击试验分析了试样微观组织、相组成、硬度和冲击韧性;利用SEM和EDS图谱对磨损后的试样表面进行了观察与分析,并探讨了其磨损机理。本文得到的主要结论如下:(1)高铬铸铁铸态组织主要为:奥氏体和M7C3型碳化物,经热处理后的高铬铸铁组织为:马氏体、M7C3型碳化物和残余奥氏体,初生碳化物以包抄形式生长且当Cr含量从15%增加到27%时,碳化物硬质相百分含量从26.74%增加至34.73%。(2)随着高铬铸铁铬含量由15%增加至20%和27%,其铸态与热处理态的硬度均增加,冲击韧性也呈增加趋势;随着钒含量由0.5%、1.0%和2.0%的增加,高铬铸铁铸态与热处理态硬度值均先增加后略微减小,冲击韧性值呈先增加后降低趋势。(3)随着Cr含量的增加,高铬铸铁的相对耐磨性呈增高趋势,当Cr含量为27%时相对耐磨性最高为14.07;随着V含量的增加,高铬铸铁的相对耐磨性先增高后降低,当V含量为1.0%时最高达到15.38,V使高铬铸铁组织细化,有效提高了其在沥青混凝土中的冲蚀磨损性能。(4)随着沥青混凝土中磨料粒径的增大,高铬铸铁相对耐磨性先增高后降低。当磨料粒径为2mm时磨损机理主要为犁沟切削和剥落;磨料粒径为5mm时磨损机理主要为剥落;磨料粒径增大到10mm时磨损机理主要为大块状剥落。(5)沥青混凝土温度为140℃、160℃、180℃时,随着温度的增加高铬铸铁的相对耐磨性降低。当温度在140℃、160℃时,高铬铸铁磨损过程中无氧化,当温度升高到180℃时,磨损过程中伴有一定程度的氧化。同时随着温度的升高,高铬铸铁的强度极限下降,磨损相等质量的材料所消耗的能量就会减少,对于同样能量的粒子来说在较高温度下则会产生更为严重的磨损。另一方面,温度升高沥青的流动性增强,对试样表面的保护作用削弱,造成耐磨性能进一步降低。140℃和160℃时磨损机理主要为切削和剥落且切削程度较弱;180℃时磨损机理为切削、剥落和氧化磨损。
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