材料性能:H13磨損
不同腐蝕介質(zhì)環(huán)境下工作的摩擦副,如泵及閥門(mén)的密封圈、管道內(nèi)壁、某些軸套等,因受到環(huán)境介質(zhì)腐蝕和磨損的共同作用而經(jīng)常過(guò)早失效。
金屬的腐蝕磨損過(guò)程比較復(fù)雜,一方面由于腐蝕與磨損的交互作用,使材料的流失量大幅上升,另一方面,介質(zhì)的潤(rùn)滑和冷卻作用又會(huì)使磨損率下降。
H13鋼作為常見(jiàn)的熱作模具鋼,具有較高的強(qiáng)度、硬度和延展性,同時(shí)具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性、抗腐蝕和磨損性能,應(yīng)用廣泛。
目前,對(duì)于H13鋼的磨損研究主要集中在對(duì)H13鋼表面性能改進(jìn)和環(huán)境溫度等因素對(duì)其磨損的影響等方面,對(duì)其在不同環(huán)境介質(zhì)下的腐蝕磨損研究較少。本工作研究H13鋼在不同介質(zhì)環(huán)境中的磨損行為,探討其磨損特性,具有重要的學(xué)術(shù)意義和工業(yè)應(yīng)用價(jià)值。
磨銷(xiāo)材料為H13鋼,尺寸為Φ5mm×22mm;
其化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù),%)為C0.38,Cr5.15,Mo1.45,V0.90,余量Fe;
加熱至1040℃保溫20min,油淬,200℃回火2h,獲得回火馬氏體,硬度為51~54HRC。
磨盤(pán)材料為GCr15,尺寸為Φ34mm×10mm,加熱至840℃保溫20min,150℃回火1.5h,硬度為60~62HRC。
采用銷(xiāo)盤(pán)式磨損試驗(yàn)機(jī),對(duì)H13鋼在空氣、蒸餾水、3.5%NaCl溶液、5.0%NaOH溶液中及不同載荷下(50~250N、行程1800m,轉(zhuǎn)速0.75m/s)分別進(jìn)行了磨損試驗(yàn)、電化學(xué)測(cè)量,并繪制了極化曲線,采用JSM-7001F型掃描電鏡觀察了磨損表面的形貌。
試驗(yàn)結(jié)果表明:
(1)4種環(huán)境介質(zhì)對(duì)H13鋼的磨損有顯著的影響。在同一載荷下,H13鋼在空氣中的磨損率最大,在3.5%NaCl溶液中的磨損率最小。
(2)H13鋼在空氣中磨損表面氧化物較少,由于存在較大的剪切力作用,氧化物的保護(hù)作用極其微弱,呈現(xiàn)典型的黏著磨損;在蒸餾水中,由于介質(zhì)的潤(rùn)滑和冷卻作用,加上溶液中含有少量的氧使部分表面產(chǎn)生氧化物,呈現(xiàn)典型的輕微磨損。
(3)在3.5%NaCl溶液中,H13鋼表層會(huì)形成以鉻和鐵氧化物組成的鈍化膜,在剪切力的作用下產(chǎn)生微電池,材料表層出現(xiàn)大量網(wǎng)絡(luò)狀微裂紋;在5.0%NaOH溶液中,材料的腐蝕速率明顯要大于在NaCl溶液中,腐蝕產(chǎn)物并不致密,在剪切力的作用下較易被去除。