铌铸铁耐磨性能试验研究.docVIP

铌铸铁的耐磨性能试验研究 第2卷第J期山东省科学院院刊VoI.2No.1 I989年3月JOURNALOFTHESHANDONGACADEMYOFSCIENCESMar.1989 铌铸铁的耐磨性能试验研究 李少南 (山东省新材料研究所) 摘要 本文介绍了铌铸特耐磨性的研究情况,探讨了铌铸铣的耐磨机理.试验结果表明,铌能显 着地提高铸镑的耐磨性.随着含锯量的增加铸错的耐磨性不断提高.当舍铌量为0.I5一o.4知 时,铌铸辨较普通铸铣耐磨性提高5倍左右,较硼铸铹提高1倍以上,较铬铝铜踌铹提高T1～ S倍. 对耐磨材料的研究是材料科学的重要研究领域之一.据统计机器零件的损坏大约有 80%是由于磨损而报废,世界上能源大约三分之一消耗在摩擦上,例如西欧国家由摩擦造 成的损失每年为2O亿美元,美国为5c亿美元,因此研究开发高耐磨性材料具有重大 的意义.耐磨铸铁在耐磨材料中占相当大的比倒,它广泛用于机械,冶金,矿山等各行 业.对于耐磨铸铁(这里主要指减摩铸铁),六十年代以前我国工业生产中主要使用的是 高磷铸铁和铬铝铜铸铁,六十年代以后,特别是七十年代以来更加耐磨的硼铸铁逐渐发展 起来,在多数场合下取代了高磷铸铁,目前在减摩铸铁中占统治地位.但它还远远赶不上 工业发展的要求.为此研制了新型的耐磨铸铁一铌铸铁.经过试验和工业生产中的验证, 证明铸铁加铌合金化后能较大幅度地提高铸铁的耐磨性,随着含铌量的增加铸铁的耐磨性 不断提高,在通常使用的含铌量范围内(Nb=O.15～0.4)铌铸铁较不含铌的铸铁耐磨 性提高5倍左右,较铬铝铜铸铁提高1～3倍,较硼铸铁提高1倍以上,并有较好的配磨 性能,是一种性能优异的耐磨铸铁材料. 1试验内容与方法 试验的熔炼设备为30kg~频感应电炉,炉料为14号铸造生铁,度钢,75硅铁和60锰 铁,试验所用的铌中间合金成份见表l.浇注的磨损试验用试样加工后使用试样的基础 表1试验用的铌中间台金成份(qo) A11w1vTiT?Fe 微Ilt;2』lt;4】宗 . T81lt;3l微1o.21{26余 成份为c3.4O～3.54,SJ1.90—2.70,Mn0.89～1.06%,P0.08～0.12%,S0.039～ 收稿日裳 - ● l 一 c ～～ ¨ ～ N一博一性 份头 一州～一～戍一 ～产～包一广 ● 第1期李少南;铌铸铁的耐磨性能试蜘完27 0.045.铌在5个阶段的含量 分别为00.0770.26, 0.57,0.87.耐磨试验在 M-200磨损试验机上进行.磨 损试验示意图如图l所示.上 试样为待考核的铌铸铁材料, 下试样为GGr15淬火钢,试 验条件为; 载荷:50kg 转速:4O0转/分 润滑介质:1O号机油 试验时间:6小时 V寺b(R一√R.一(号)) 其中:V一上试样磨损体积,mm b一上试样磨损宽度,mm H一上试样宽度,H=10mm R一下试样半径,R=20mm 铌铸铁与其它种类耐磨铸铁的耐磨性比较用铌铸铁汽缸套的装机与快速模拟磨损对比 试验的数据来说明. 2试验结果 不同含铌量铸铁的磨损试验结果见表 2.从中可以看出铌能较大幅度的提高铸铁一 表2铌铸铣磨损试验结果E 试样编号H1H2H3H4H5 含铌量 (%)00O77O.26O.570.87 窘损宽度 b(mm)1.851.561.O1O.85O.79 磨损体积 V(mm)o264o.1580.043o.o300.02 — 摹擦系数0.12O.nOIlO.∞O.O6 E 一 世 氇 舍锭量r《 图2含铌量与耐磨性关系图 28山东省科学院院刊1989年 的耐磨性,随着台铌量的增加,铌铸铁的耐磨性不断提高.含铌量增加到0.8%左右时,耐 磨性提高l0倍以上,含铌量在0.2左右时,耐磨性提高5倍左右.并且随着含铌量的增 加摩擦系数有下降的趋势.这在实际工作中对减少磨损降低动力消耗都有一定的意义.图 2是耐磨性与含铌量的关系图. 表3为铌铸铁缸套和硼铸铁缸套台架快速模拟磨损试验结果,配对活塞环为WVT冶 金铸铁和册铸铁,从中可以看到铌铸铁缸套较硼铸铁缸套耐磨性提高1倍以上,并使活塞 环减摩30%左右.表4为330型渔轮柴油机的铌铸铁缸套与CrMoCu合金铸铁缸套的装机 表3缸套活塞环配对怏磨比较(95型)表4缸套装机对比数值(3oo型) 缸套磨损值鲁霞露要藩组别 材质数值数值 (ram)村质(mm) I硼铸铁0.114钨钒钛铸铁2.08 2铌铸铁0.0578钨钒钍铸镑1.55 3铌铸镑0.03g硼铸铣1.OT 平均磨损率 (ram/千小时) O.018● 0.OO8 试验对比结果,其结果表明铌铸铁缸套较crMoCu铸铁缸套耐磨性提高1～3倍. 3结果讨论 ● 3.1铌铸铁中的耐磨相一一Nb(C.N)硬质相 铌在元素周期表上位于第5周期,第VB副族