btw中锰耐磨板的摩擦学性能研究

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1、硕士学位论文BTW中锰耐磨板的摩擦学性能研究StudyontheTribologyPerformanceofBTWMediumManganeseWearResistingSteel作者：王斐导师：王庆良教授中国矿业大学二〇一五年五月中图分类号TG142.1学校代码10290UDC620.3密级公开中国矿业大学硕士学位论文BTW中锰耐磨板的摩擦学性能研究StudyontheTribologyPerformanceofBTWMediumManganeseWearResistingSteel作者王斐导师王庆良教授申请学位工学硕士培养单位材料

2、学院学科专业材料学研究方向摩擦学答辩委员会主席沈承金评阅人二〇一五年五月论文审阅认定书研究生王斐在规定的学习年限内，按照研究生培养方案的要求，完成了研究生课程的学习，成绩合格；在我的指导下完成本学位论文,经审阅，论文中的观点、数据、表述和结构为我所认同，论文撰写格式符合学校的相关规定，同意将本论文作为学位申请论文送专家评审。导师签字：年月日致谢首先要感谢我的导师王庆良教授，本论文是在王庆良教授的悉心指导下完成的，从论文的选题、实验方案及参数的确定到最终论文观点的提炼、修改等诸多方面都给予了我莫大的指导和帮助。三年来，导师渊博的学识、严

3、谨的治学态度、一丝不苟的工作作风、令人钦佩的工作效率和敏锐的洞察力为我树立了良好的榜样，永远值得我去学习。在论文完成之际，谨向尊敬的导师表示我最诚挚的敬意和衷心的感谢！特别感谢摩擦学与可靠性工程研究所的葛世荣教授、刘金龙教授、张德坤教授、曹希传教授、刘洪涛教授、王世博副教授、滕淑华副教授、罗勇副教授、亓健伟副教授、乔江浩老师、许林敏老师、王大刚老师三年来对我的指导与帮助。感谢王温银老师和顾永琴老师在试样制作上给予的帮助。感谢南京大学的张欣硕士、胡斌硕士，东南大学的贾若愚博士、周靖博士在实验样品检测中给予的帮助。感谢陈凯博士、朱玉萍、陈

4、文文、许浩、耿浩然、陈刚、耿友柏、张高峰和王高垒等硕士以及李勇、任夫虎、张鑫、谭娜、贺丹枫、崔文、赵冬等课题组兄弟姐妹们在学习与生活上对我给予的关心、支持与帮助。研究所的战友们共同营造出和谐、进取、创新的学术气氛，使我在研究过程中受益良多，谨向他们表示我由衷的谢意和良好的祝愿！感谢我的父母为我的求学之路所做的一切，感谢我的女朋友在我困难的时候给予我的帮助和信心，我取得的每一点成绩都包含着他们的汗水与关爱，感谢你们为我所做的一切。特别感谢中国矿业大学研究生院、材料学院的各位领导、老师的关心和指导，感谢几年来家人、亲友给予的理解、支持和鼓

5、励，他们为我所作的奉献我将永远铭记在心。最后，对在百忙之中抽出时间参与论文评审和答辩的各位专家和教授表示深深的谢意。摘要矿山机械设备中，刮板输送机的磨损耗能最为严重，其磨损的根本原因是核心部件中部槽在承载物料的运行过程中由于动载负荷而产生剧烈摩擦导致的。刮板输送机服役的工况多为中、低冲击载荷和循环疲劳作用，而传统的耐磨高锰钢在冲击能量较低时无法产生强烈的硬化，中、低合金马氏体耐磨钢虽然强度、硬度达到要求，但韧性较低，耐磨性能不佳。本文以热轧奥氏体中锰钢（BTW钢）为实验材料，其通过合金化处理，降低了奥氏体稳定性，可实现在中、低载荷条件

6、下即可发生强烈的硬化效果。针对矿山机械复杂的磨损工况，选取多种磨损形式进行摩损实验，采用金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射、透射电镜等仪器，综合分析其力学性能和耐磨性能，并初步研究了BTW钢的磨损机理和强化机理。BTW耐磨钢的综合力学性能好于传统的ZGMn13钢，且-40℃时显示出良好的冲击韧性。环-块滑动摩擦磨损试验表明，磨损失重随载荷的增大而增大，且添加磨料的磨损失重比不添加时要大得多。相同实验条件下，BTW钢与ZGMn13、HD系列钢和JFE400钢相比，表现出更好的耐磨性。磨损后的表面硬度可达50HRC以上，硬化效果十分明显。磨

7、损机理以塑变切削和疲劳剥落为主，添加石英砂磨料后有凿削坑出现。载荷增大，犁沟切削加深，疲劳剥落坑增多。两体磨料磨损试验表明，BTW钢在煤矸石和石英砂环境下的耐磨性能均较好，磨损形貌以切削为主，其中石英砂磨料下有大量凹槽坑出现；三体磨料磨损试验表明，BTW钢与对比钢（HD系列和JFE400）相比，在煤泥粉时的磨损失重最高，而在硬质石英砂中的磨损失重最低，说明硬质磨料对BTW的加工硬化作用显著；其磨损形貌以切削和犁沟为主，且石英砂磨料下的切削和犁沟更深，磨损失重更大。冲击磨料磨损试验表明，BTW耐磨钢的最佳工作区为2.5J-4J，1.5J

8、时耐磨性能最差，3.5J时耐磨性能最好。不同冲击功下，随着冲击次数和冲击功的增加，磨损量逐渐增大。在相同冲击功下，BTW钢表现出良好的耐磨性，且冲击磨损后表面硬度明显提高，硬化层厚度可达3000μm。通过TEM分析可知，