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1、第27卷第5期河南科技大学学报:自然科学版Vol.27No.52006年10月JournalofHenanUniversityofScienceandTechnology:NaturalScienceOct.2006文章编号:1672-6871(2006)05-0005-04由配副硬度差确定摩擦副最佳配副组合的试验孙乐民,李爱娜,侯明(河南科技大学材料科学与工程学院,河南洛阳471003)摘要:以自行火炮某关键件摩擦副所用材料45CrNi钢为研究对象,考察了该材料在原始态、淬火态、530℃回火态、380℃回火态4种不同热处理状态下互相配副时的干滑动摩擦磨损行为。研究了配副硬度
2、差与磨损率的关系,根据这种关系确定了最佳配副组合。结果表明:在盘比销硬时,具有最小磨损率的摩擦副组合为380℃回火盘/原始销,但速度在1.33m/s时的最佳配副为淬火盘/原始销;当销比盘硬度大时,最佳配副组合为原始盘/淬火销。关键词:45CrNi钢;磨损率;硬度差;摩擦副中图分类号:TG115.58文献标识码:A0前言[1]按照传统的摩擦学理论,在摩擦接触过程中,粘着与切削2种机制共同存在。摩擦条件的改变将改变其中之一所占的比重。摩擦热将通过影响摩擦表层材料的状态、接触表面膜行为等因素而对两种[2-4]机制产生影响,最终导致摩擦副摩擦学特性的变化。但是对于切削机制本身,摩擦副
3、双方硬度差别将影响粗糙摩擦表面突出峰相互压入的深度及相互切削时切削阻力的大小,从而也将对摩擦副的摩擦[5-8]学特性产生影响。为此,本文研究了硬度差对配副组合的影响,拟通过对配副硬度差与磨损率之间关系的研究找出最佳配副组合,从而达到仅仅变化配副组合就能达到减磨抗摩的效果,为实际工程应用中选择最佳配副组合提供理论和试验依据。1试样制备及试验方法干摩擦磨损试验在自制的销盘式干滑动摩擦磨损实验机上进行。销试样与盘试样材料均为45CrNi,销试样尺寸为<20mm×22mm,盘试样尺寸为<140mm×10mm。销/盘试样通过采用不同的热处理而得到4种不同的硬度(见表1),经全排列组合成
4、16种配副(见表2),然后进行磨损试验,磨损时间为1min。磨损量采用称量法获得,磨损试验前后使用精度为1mg的电子天平称量销试样,质量差即为销试样的磨损量。磨损率定义为单位距离的磨损量,计算公式如下△WW/(mg/m)=2πRtn式中ΔW为磨损质量损失,mg;R为销试样中心与盘试样旋转轴中心的距离,m;t为磨损时间,s;n为盘试样的转速,r/min。表145CrNi销/盘热处理工艺及热处理后硬度值原始销/盘530℃回火销/盘380℃回火销/盘淬火销/盘采用820℃油淬后530℃采用820℃油淬后380℃热处理工艺未经热处理820℃油淬后空冷回火20min,后空冷回火30mi
5、n后空冷,热处理后硬度HRC12.736.145.557.72试验结果与分析2.1配副硬度差与磨损率之间的关系图1、图2为不同参数状态下16种配副的磨损率与配副硬度差之间的关系。无硬度差即盘/销试基金项目:河南省杰出青年科学基金项目(0412002100)作者简介:孙乐民(1965-),男,河南南阳人,副教授,博士,主要从事摩擦磨损方面的研究.收稿日期:2006-03-16·6·河南科技大学学报:自然科学版2006年样为同种热处理状态,按理表2不同销、盘所组成配副的对应关系想状况近似认为盘/销配副配副具体配副组合配副具体配副组合之间无硬度差;如对淬火盘Ⅰ-1原始盘-原始销Ⅲ-
6、1380℃回火盘-原始销来说与其配副的小硬度差Ⅰ-2原始盘-530℃回火销Ⅲ-2380℃回火盘-530℃回火销Ⅰ-3原始盘-380℃回火销Ⅲ-3380℃回火盘-380℃回火销销试样即为380℃回火销,Ⅰ-4原始盘-淬火销Ⅲ-4380℃回火盘-淬火销而与其硬度差最大的为原Ⅱ-1530℃回火盘-原始销Ⅳ-1淬火盘-原始销始销。由图1可知:在速度Ⅱ-2530℃回火盘-530℃回火销Ⅳ-2淬火盘-530℃回火销为0.98m/s、载荷小于Ⅱ-3530℃回火盘-380℃回火销Ⅳ-3淬火盘-380℃回火销1127MPa时,配副硬度差最Ⅱ-4530℃回火盘-淬火销Ⅳ-4淬火盘-淬火销小和配副
7、硬度差最大的销试样均较硬度差处于中间状态的磨损率更小;载荷达到1.27MPa时,无硬度差的配副也表现出了较大的磨损率,因为同种组织金属的亲和能大,互溶性也大,其粘着磨损倾向更大。当速度增加到3.34m/s时(见图2),无硬度差配副销试样的磨损率在载荷为0.78MPa就已经表现出了较大的磨损率,说明载荷和速度的增加都将增大同种组织状态材料的粘着磨损倾向。综合两图可以得出结论:速度为0.98m/s载荷小于1.27MPa时配副硬度差最小与配副硬度差最大的配副其销试样有较小的磨损率;当速度达到3.34m/s时,
