高速车轮钢ER8C摩擦磨损过程中组织演变的研究

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1、分类号：TG14学校代号：10150UDC：密级：学号：20142034硕士学位论文高速车轮钢ER8C摩擦磨损过程中组织演变的研究AninvestigationonthemicrostructuralevolutionofER8Cduringslidingwearprocess学生姓名：于君怡导师及职称：任瑞铭教授学科门类：工科专业名称：材料科学与工程研究方向：表面工程申请学位级别：硕士论文答辩日期：2017年06月16日学位授予单位：大连交通大学摘要本文使用MRH-5A摩擦磨损试验机对进口ER8C车轮钢和U71Mn钢轨钢配对进行纯滑动摩擦磨损试验，采用莱卡显微镜，扫描电镜，

2、透射电镜，显微硬度计等手段对高速车轮钢ER8C摩擦磨损过程中组织演变规律及性能进行分析。并讨论了纯滑动条件下白层的形成机理。研究结果表明：随着转数的增加，块试样ER8C的磨损量基本呈线性增加，而环试样U71Mn的磨损量急剧增加后基本保持稳定。随着转速和试验力的增加，块试样ER8C的磨损量不断增大。其磨损机理是磨粒磨损、粘着磨损、疲劳磨损共同作用的结果，试验力不变，随着转速的增加，块试样ER8C的疲劳磨损程度逐渐增加，粘着磨损作用逐渐减少，且试样变形层厚度逐渐减小，转速为450r/min时没有产生白层，转速增加到600r/min时产生了白层，转速为750r/min时白层面积增加

3、；转速不变，随着试验力的增加，磨粒磨损程度逐渐增加，而粘着磨损作用逐渐减少，试样变形层厚度逐渐减小，白层含量逐渐增加。从心部到表面，变形层硬度逐渐增大；转速从450r/min提高到600r/min时，变形层最大硬度明显升高，但转速从600r/min提高到750r/min时，表层的最大硬度基本不变。白层经硝酸酒精腐蚀后呈亮白色，其硬度在900HV0.01左右，是典型的摩擦学白层。白层是由晶粒尺寸100nm以下的铁素体和细小的渗碳体组成，晶粒基本成等轴状。白层的形成过程是：原始的片状珠光体和先共析铁素体在应力的作用下发生塑性变形，使得珠光体和先共析铁素体逐渐平行于滑动方向，随着变

4、形量的增加，珠光体和先共析铁素体之间界面和珠光体团界消失，渗碳体逐渐碎化为点列状，铁素体为长条状；随着变形量的进一步增加，渗碳体完全碎化、溶解，没有明显方向性，分布在铁素体周围，铁素体发生再结晶，晶粒尺寸减小，形成白层。关键词：摩擦磨损；白层；微观组织IAbstractTheMRH-5Aring-blockmachineisusedfordrypureslidingwearofER8CsteelandU71Mnsteel.ThemicrostructureevolutionandwearpropertiesofER8Csteelareanalysizedbyopticalmi

5、croscope,scanningelectronmicroscopy(SEM)andtransmissionelectronmicroscopy(TEM).Andtheformationmechanismofwhiteetchinglayer(WEL)underdrypureslidingconditionsisdiscussed.Theresultsshowthatwiththeincreaseofcycles,wearlossofER8Cincreasesalmostlinearly,whilewearlossofU71Mnincreasesdramaticallyat

6、firstandthenkeptstabilityessentially.Withtheenhancementofrotationalspeedandtestforce,wearlossofER8Cgrowths.Thewearmechanismconsistofabrasivewear,adhesivewearandfatiguewear.Whenthetestforcekeepsconstant,fatiguewearonER8Cgraduallygetworsewiththeincreaseofrotationalspeedandadhesiveweargraduall

7、yreduced.Meanwhile,thespecimendeformationlayerthicknessdecreases.Thewornsurfaceat450r/minismainlyplasticdiformationlayer.Whentherotatingspeedincreasesto600r/min,WELdistributesunevenlyonsurfaceandthethicknessofWELincreasesat750r/min.Withtheincreaseoftestf