V、Ti对NM400钢耐磨性能的影响

  随着科学技术和现代工业的高速发展,机械设备的运转速度越来越高,受摩擦的零件被磨损的速度也越来越快,因磨损所造成的能源和材料消耗是十分惊人的,所以更加可靠耐磨的钢需求量越来越大。钢的组织、晶粒度、第二相数量和大小都对钢的耐磨性产生影响。V、Ti作为常见的微合金元素,被广泛使用来提高钢的性能,为此,本次试验着重研究V、Ti对NM400钢耐磨性能的影响。

  试验预计在NM400钢中添加0.1~0.3%的微合金化元素V和Ti。试验NM400钢采用工业纯铁、纯Cr、Ni、C、多晶Si和Mo-Fe(Mo含量55%)、V-Fe(V含量80.44%)、Mn-Fe(Mn含量70.2%)、B-Fe(B含量19%)、Ti-Fe(Ti含量29.96%)配制,工业纯铁提前打磨除锈。用7kg真空感应炉熔炼,将各种原料加入到感应炉内。将感应炉抽真空到0.1Pa,之后充氩气到0.06MPa,开始通电冶炼,熔清后,低功率保温搅拌5min,以均匀成分,最终带电浇铸为Φ70mm的钢锭。采用直读光谱仪对试验钢的成分进行分析,所冶炼钢成分分析结果见表1。
表1
  钢锭经过3道次,平均每道次压下量19.3mm,热轧成厚度为12mm的钢板。初轧温度为1200℃,终轧温度为900℃。钢板在800℃下退火12h,线切割为一定尺寸后进行淬火加低温回火热处理。热处理制度具体为:淬火温度930℃,保温时间36min,回火温度230℃,保温时间90min。

  热处理后将试样制成Φ10mm×15mm的圆柱,两端打磨抛光,在NM-W1型立式万能磨损试验机上进行磨损试验,磨损试验主要参数为:转速100r/min,载荷100N,每次旋转时间为3min,砂纸选用240目砂纸。每个试样进行5次磨损试验。

  结果表明:V、Ti的加入,不仅析出了V、Ti的碳化物,也促进了Si的氧化物析出,尺寸较大的第二相主要为Si的氧化物,V、Ti的碳化物较为细小;耐磨试验表明V、Ti加入量分别为0.1%、0.2%和0.3%时,单位面积的磨损率分别为:0.0115、0.0082、0.0106g/cm2;V、Ti加入量均为0.1%时,磨损试验后试样表面犁沟较多,出现一些较深的犁沟,加入量均为0.2%时,犁沟较少且较浅;加入量均为0.3%时犁沟既深又多,部分区域已经出现基体脱落现象。综合分析以V、Ti加入量为0.2%时试验钢的耐磨性最佳。