冲击磨料磨损试验中,上试件随冲锤上下往复运动,下试件转动,石英砂磨料通过搅拌装置不断地进入摩擦面间,达到试验目的。所获得上试件材料
的磨损量与变形量的结果如表3 、表4 所示,根据有关数据所绘出的曲线如图5 、图6 所示。
2 分析与讨论
2. 1 试验结果分析
从图2 和图4 可见,冲击磨损与滑动磨料磨损的失重量均较小,其变化大致相似。不过在冲击磨损的某一阶段,试件的失重具有减缓趋势(分别在
2250 冲、5250 冲和6000 冲后) ;而滑动磨料磨损则未发现这一变化,但其斜率较小;冲击磨料磨损(图5) 则不同: ①各组的磨损量变化趋势基本相同,具有较好的重复性; ②整个试验过程中几乎不存在磨损减缓阶段; ③在试验后期,磨损量急剧增加,曲线斜率急剧增大,这是与前两种磨损的根本不同之处。
究其原因,在冲击磨损和滑动磨料磨损的同时作用下,两种磨损的相互影响大大加速了冲击磨料磨损的发展进程,其最终磨损量较前两种磨损约增大1个数量级。
尽管如此,其值仍较试验初期各种材料和表面强化方式的磨损量减少了1 个数量级以上。对变形量的实测与观察表明:冲击磨损和冲击磨料磨损都存在一个明显“墩粗”的局部区域,通过肉眼即可观察到类鼓形变化。同时,在垂直面上则发现局部”缩聚”(如图3 、6 各曲线的正、负值变化
区) ,这一现象主要发生在距冲击面高度约1～2 mm 的范围内。对这两种磨损而言,这一现象又有所区别:对冲击磨损“, 墩粗”现象可能发生在试验的任何阶段,此时试件长、宽方向的尺寸变化趋势相同,方向相反(图3) 。冲击磨料磨损的表观现象尽管相似,但存在的差别是: ①这一现象主要发生在试验的前期(1500～3000 冲左右) ,且发生时间和变形量均有别于冲击磨损; ②在某段时间内,变形量呈减小趋势,具有“自恢复”趋势—弹性恢复(或逆向塑变) —长、宽尺寸逐渐向初始尺寸靠拢,这一现象在冲击磨损中未发现。
电镜观察发现,各试件上均存在微裂纹,裂纹呈无规律分布,其数量随试验时间的增长而增多。在冲击磨损中,接触面除产生少量的片状剥落外,难以发现裂纹交汇导致材料脱落的现象,如图7 (1) 所示;而在冲击磨料磨损中则能观察到此现象。三种试件的表面都存在一定数量的微小凹坑(图7) 。在
冲击磨料磨损试件中,其凹下处边缘呈现闪晶状,有白亮金属光泽,显微镜下可见为沿晶断口(图8) 。在多个试件上发现了较长的宏观裂纹(图9) ,这应
与磨料的凿削作用和磨损后期的裂纹发展有关。对试验前、后的试件进行金相对比分析表明:冲击磨损与冲击磨料磨损后,试件表面的残余奥氏体微量减少,针状马氏体的数量则略有增加,试件表面硬度有增大的趋势。在滑动磨料磨损的试件上则未发现该现象。有关研究表明[3 ] ,在冲击条件下,奥- 贝钢材料表面形成非晶态组织和纳米级晶粒,可能是材料表面硬度、强度和耐磨性提高的原因。
