Hĺbka tvrdosti pri odolnosti proti opotrebovaniu

Hĺbka tvrdosti pri odolnosti proti opotrebovaniu

Ako index odolnosti proti materiálu voči lokálnej plastickej deformácii má tvrdosť silnú koreláciu s odolnosťou proti opotrebovaniu puzdra, ale vzťah medzi nimi nie je jednoduchý lineárny, ale mechanizmom oderu, pracovnými podmienkami, materiálovou mikroštruktúrou a ďalšími faktormi. Nasledujúca analýza z úlohy zásady, vplyvu zákona, hraničných podmienok:

Po prvé, základný princíp tvrdosti a odolnosti proti opotrebeniu

1. Inhibičný účinok tvrdosti na mechanizmus opotrebenia
(1) Ovládanie brúsneho opotrebenia
Ovládanie brúsneho opotrebenia:Ak sú tvrdé častice (ako sú železné podania a prach) vložené do povrchu puzdra, materiál s vysokou tvrdosťou (napr. HRC 60+ ložiská) odoláva zavádzaniu častíc, takže abrazívne častice produkujú iba povrchové brázd skôr ako hlboké rezanie.
Podpora údajov:45 # oceľ (HB200) v mazacích prostrediach obsahujúcich častice SIO₂ (tvrdosť HV1000), miera opotrebenia 0,5 mg / h; a GCR15 (HRC62) miera opotrebenia na 0,05 mg / h, pokles o 90%.

(2) inhibícia adhézneho opotrebenia
Mikroskopický proces:Materiály s nízkou tvrdosťou (ako je zliatina hliníka) Pri vysokorýchlostnom trení je povrchový kov ľahko zjemovateľný v dôsledku nárastu miestneho teploty a výskytu „studeného zvárania“, tvorby adhezívnych uzlín; Materiály s vysokou tvrdosťou (ako napríklad potlačená oceľ) povrchové vrcholy s vysokou pevnosťou, uzly nie sú ľahké roztrhnúť, znižujú migráciu materiálu.
Typický prípad:Nezasiahnuté 20# oceľové puzdro (HB140) Po 100 hodinách prevádzky bez mazania sa na povrchu objavili zjavné adhézne jamy; Po karburácii a ochladení na HRC58 sa hĺbka jamy znížila z 0,15 mm na 0,02 mm.

2. Synergický účinok tvrdosti a povrchovej mikroštruktúry
Posilnenie vylepšením obilia:Materiály s vysokou tvrdosťou sú často sprevádzané organizáciou jemných obilia (napr. Veľkosť zŕn martenzitov <5μm v ložiskovej oceli po ochladení) a zvyšuje sa brániaci účinok hraníc zŕn na dislokačný pohyb, čo sťažuje produkciu opotrebenia drážok na povrchu.
Úloha častíc druhej fázy:Cementované karbidové puzdrá (ako napríklad WC-CO) v difúznej distribúcii WC častíc (tvrdosť HV2000) ako „mikroskopického brnenia“, keď je tvrdosť matrice (HRC65) a druhá fáza na zhodu, opotrebenie sa môže znížiť o 70% v porovnaní s jedným kovom.

Druhý. Kvantitatívna tvrdosť - Vzťah odolnosti proti opotrebeniu a kritické prahy
1. Interval lineárnej korelácie (stav suchého trenia pri teplote miestnosti)

POZNÁMKA: Údaje založené na teste suchého trenia kĺzania (zaťaženie 50n, rýchlosť 0,5 m/s)

2. Nonineárny fenomén prechodu (po prekročení kritickej tvrdosti)

Riziko krehkého oblečenia:Keď tvrdosť presahuje HRC68 (napr. Keramické puzdrá), zlomenina materiálu (KIC<5MPa/m¹/²) decreases considerably, microcracking occurs under impact loading and the wear rate rises. For example:

Keramické puzdrá SI3N4 (HRC75) majú mieru opotrebenia 3 -krát vyššiu ako oceľ HRC62 za oceľ za unubrikované nárazové podmienky.

Optimálny rozsah tvrdosti: The optimum hardness for wear resistance of most metal-based bushings is between HRC55-62, where the Vickers hardness (HV) and the logarithm of the wear rate are linearly negatively correlated (R²>0.92).

Po tretie, modulácia pracovných podmienok na tvrdosti - vzťahu odporu opotrebovania

1. Vplyv stavu mazania

Hraničné mazanie:V olejovom filme je neúplný (napríklad krivka Stribeck v zóne zmiešanej mazania), vysoká tvrdosť (HRC {60 +) môžu prepichnúť oxidačnú vrstvu v olejovom filme, aby sa zachovala stabilita hraničného filmu, nízka tvrdosť materiálu je nižšia ako 40%.

Mazanie plného filmu:When the oil film thickness (h>1μm) úplne pokrýva drsnosť povrchu, vplyv tvrdosti je oslabený. Napríklad rozdiel v miere opotrebenia medzi puzdrom zliatiny medi (HB120) a ložiskovým oceľovým puzdrom (HRC62) pri dynamickom tlakovom mazaní je <5%.

2. Účinok spojenia teploty a rýchlosti

Zmäkčenie vysokej teploty:45 # oceľ (HRC40) v 200 stupňoch, keď tvrdosť klesne na HB180, miera opotrebenia ako teplota miestnosti sa zvyšuje 2,5 -krát; a tepelne rezistentná oceľ (napríklad 1CR13, HRC50) v 300 stupňoch, keď miera udržania tvrdosti> 90%.

Vysokorýchlostný tepelný efekt:Keď lineárna rýchlosť> 10 m/s, materiály s vysokou tvrdosťou (keramika s nízkou tepelnou vodivosťou) v dôsledku trenia nahromadenia tepla vedúce k žíhaniu povrchu, miera opotrebenia sa môže zvrátiť, aby sa prekročila stredne náročný kov (napríklad bronz).

Po štvrté, stratégia optimalizácie tvrdosti v inžinierskych aplikáciách

1. Dizajn tvrdosti gradientu

Proces tvrdenia povrchu:Použitie nitridingu (tvrdosť infiltračnej vrstvy HV900-1200), laserového ochladzovania (povrch HRC65-70) a ďalšie technológie, takže povrch tvrdého jadra puzdra tvrdý. Napríklad:

Po tom, čo je puzdro automobilového motora na iónový, sa povrchové opotrebenie zníži o 60% v porovnaní s celú tvrdenú časť a zároveň sa vyhýba krehkému zlomeniu jadra.

2. Zodpovedanie tvrdosti a iných vlastností

Tvrdosť - rovnováha tvrdosti:Kusy stavebných strojov (napr. Bune s hriadeľmi na hriadeľový hriadeľ) musia byť zatvrdnuté na HRC45-50, kde nárazová húževnatosť (väčšia alebo rovná 25J/cm²) zabraňuje štiepaniu v dôsledku nárazu hornín a rozširuje životnosť puzdier o 1,8 krát v porovnaní s HRC60 krížmi.

Tvrdosť - Koordinácia odolnosti proti korózii:Výber prerušenia pumpy morskej vody z nehrdzavejúcej ocele 316L (HRC28-32), hoci tvrdosť je nižšia ako oceľová oceľ, ale odolnosť proti korózii pasivácie tak, aby bola komplexná životnosť (8000 hodín) dlhšia ako chrómovaná oceľ (HRC60, životnosť 5 000 hodín).

Päť, typické prípady zlyhania a analýza korelácie tvrdosti

1. Zlyhanie brúsneho opotrebenia (banské stroje)

Fenomén zlyhania:Puzdro vretena (45 # oceľ, HB220), ktorý sa koná 3 mesiace po tom, čo opotrebovanie vnútorného priemeru presahuje 0,3 mm, presahuje 0,3 mm, čo je oveľa viac ako prípustná hodnota 0,1 mm.

Pripisovanie tvrdosti: Rudný prach (tvrdosť HV800-1200) ďaleko prekročila povrchovú tvrdosť puzdra a odporučilo sa použiť ložiskovú oceľ GCR15 s HRC58-62, od ktorej sa očakávalo, že predĺži životnosť na viac ako 1 rok . 2.

2. Zlyhanie prilepeného opotrebenia (kompresor)

Fenomén zlyhania: Pushing zliatiny hliníka (HB90) sa pri spustení bez mazania zovrel a na povrchu sa objavili stopy prenosu kovov.

Opatrenia na zlepšenie: tvrdé chrómové pokovovanie (HV1000) na povrchu zvýšili tvrdosť 10 -krát a kritická rýchlosť adhézie sa zvýšila z 2 m/s na 8 m/s, čo úspešne vyriešilo problém prilepenia.

Zhrnutie:Vplyv tvrdosti na odolnosť voči opotrebeniu sa riadi zákonom „pozitívnej korelácie v rámci účinného intervalu, nelineárneho po prekročení prahovej hodnoty“. Pri inžinierskom dizajne je potrebné skombinovať typ opotrebenia (abrazívne/adhézie/únava), parametre pracovného stavu (zaťaženie/rýchlosť/teplota) a porovnávanie materiálu, aby sa riadila tvrdosť v optimálnom rozsahu (zvyčajne HRC45-62) a na optimalizáciu výkonu „vonkajšej tvrdosti“ a vnútornou tvrdosťou prostredníctvom technológie posilňovania povrchu, takže maximalizujte životnosť opotrebovania.

Kontaktujte nás
📞 Telefón:+86-8613116375959
📧 E-mail:741097243@qq.com
🌐 Oficiálna webová stránka:https://www.automation-js.com/