由于环境介质腐蚀和磨损的共同作用,泵和阀门密封圈、管道内壁、部分轴套等不同腐蚀介质的摩擦副经常过早失效。金属的腐蚀和磨损过程相对复杂。一方面,由于腐蚀和磨损的交互作用,材料的损失显著增加,另一方面,介质的润滑和冷却会降低磨损率。
H13钢作为一种常见的热模具钢,具有高强度、硬度和延展性,具有优异的热稳定性、耐腐蚀性和磨损性,应用广泛。H13钢的磨损研究主要集中在研究上H在不同环境介质下,13钢表面性能改善和环境温度对其磨损的影响较少。本工作的研究H13钢在不同介质环境中的磨损行为,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,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。
采用销盘磨损试验机H空气、蒸馏水、3.5%NaCl溶液、5.0%NaOH50~2500N、行程1800m,转速0.75m/s)磨损试验和电化学测量分别进行,采用极化曲线绘制JSM-7001F型式扫描电镜观察磨损表面的形状。试验结果表明:
(1)4种环境介质对H13钢的磨损影响显著。在同一载荷下,H空气中13钢磨损率最大,3.5%NaCl溶液中磨损率最小。
(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,氧化物的保护作用极其微弱,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钢表面形成铬和铁氧化物组成的钝化膜,在剪切力作用下产生微电池,材料表面出现大量网络微裂纹;5.0%NaOH在溶液中,材料的腐蚀率明显大于NaCl在溶液中,腐蚀产物不致密,在剪切力的作用下容易去除。(余冶)
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