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H13模具钢的磨损

发布时间:2020-04-28    点击次数:次   
不同腐蚀介质环境下工作的摩擦副,如泵及阀门的密封圈、管道内壁、某些轴套等,因受到环境介质腐蚀和磨损的共同作用而经常过早失效。
 
金属的腐蚀磨损过程比较复杂,一方面由于腐蚀与磨损的交互作用,使材料的流失量大幅上升,另一方面,介质的润滑和冷却作用又会使磨损率下降。
 
H13模具钢作为常见的热作模具钢,具有较高的强度、硬度和延展性,同时具有优良的热稳定性、抗腐蚀和磨损性能,应用广泛。
 
目前,对于H13模具钢的磨损研究主要集中在对H13钢表面性能改进和环境温度等因素对其磨损的影响等方面,对其在不同环境介质下的腐蚀磨损研究较少。本工作研究H13模具钢在不同介质环境中的磨损行为,探讨其磨损特性,具有重要的学术意义和工业应用价值。
 
磨销材料为H13钢,尺寸为Φ5mm×22mm;
 
其化学成分(质量分数,%)为C0.38,Cr5.15,Mo1.45,V0.90,余量Fe;
 
加热至1040℃保温20min,油淬,200℃回火2h,获得回火马氏体,硬度为51~54HRC。
 
磨盘材料为GCr15,尺寸为Φ34mm×10mm,加热至840℃保温20min,150℃回火1.5h,硬度为60~62HRC。
 
采用销盘式磨损试验机,对H13模具钢在空气、蒸馏水、3.5%NaCl溶液、5.0%NaOH溶液中及不同载荷下(50~250N、行程1800m,转速0.75m/s)分别进行了磨损试验、电化学测量,并绘制了曲线,采用JSM-7001F型扫描电镜观察了磨损表面的形貌。
 
H13模具钢试验结果表明:
 
(1)4种环境介质对H13钢的磨损有显著的影响。在同一载荷下,H13钢在空气中的磨损率较大,在3.5%NaCl溶液中的磨损率较小。

(2)H13钢在空气中磨损表面氧化物较少,由于存在较大的剪切力作用,氧化物的保护作用很微弱,呈现典型的黏着磨损;在蒸馏水中,由于介质的润滑和冷却作用,加上溶液中含有少量的氧使部分表面产生氧化物,呈现典型的轻微磨损。
 
(3)在3.5%NaCl溶液中,H13钢表层会形成以铬和铁氧化物组成的钝化膜,在剪切力的作用下产生微电池,材料表层出现大量网络状微裂纹;在5.0%NaOH溶液中,材料的腐蚀速率明显要大于在NaCl溶液中,腐蚀产物并不致密,在剪切力的作用下较易被去除。
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