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316L不锈钢管摩擦磨损性能研究
时间:2021-07-19 09:04:59        点击量:【 】次

对316不锈钢管进行研究,采用火花直读光谱仪检测316不锈钢管的基本成分,采用高温真空硬度计对316不锈钢管在不同温度下的维氏硬度进行测试分析使用。金相显微镜检测316不锈钢管组织结构分析。采用GCr15钢、440C钢、316不锈钢管、304不锈钢管球作摩擦副,采用316不锈钢管盘在万能摩擦磨损试验机上进行球盘摩擦试验。结果表明,在干摩擦条件下,316不锈钢管的表面耐磨性优于304不锈钢管,弱于GCr15钢和440C钢。 316不锈钢管和GCr15钢管的高温摩擦试验表明,316不锈钢管的耐磨性随着摩擦温度的升高而逐渐降低。随着温度升高,316钢结构软化,加剧了试样与摩擦副之间的附着力,导致更大的磨损。

电子平台送免费体验金/注册送金游戏平台/注册就送的游戏平台不锈钢管由于其优良的耐腐蚀性和可加工性,被广泛应用于许多领域。奥氏体不锈钢管是不锈钢管中使用和生产最多的钢管,具有优良的耐腐蚀性、可加工性和成型性,已成为现代工业的重要工程材料之一。奥氏体不锈钢管为面心立方结构,无磁性,铬含量17%25%,镍含量8%25%。常温组织为奥氏体,具有良好的塑性和焊接性。它具有优异的耐腐蚀性能以及优异的机械性能和加工性能,因此被广泛应用于机械设备领域。

316不锈钢管是具有代表性的奥氏体不锈钢管之一,具有优良的韧性、塑性和耐腐蚀性能,因此被广泛应用于石油化工、船舶、能源开发等领域。与普通碳钢相比,它具有优异的金属光泽,较强的化学稳定性,以及优良的塑性和强度。并且无论高温或低温,机械性能都非常稳定。虽然目前的研究最关注316不锈钢管的力学性能,但对316钢管之间摩擦效应的研究还没有得到足够的重视。摩擦会导致大量的机械能损失,磨损会导致资源的巨大浪费,这是摩擦行为的必然结果。随着我国工业现代化的快速推进,对能源和工业材料的需求逐年增加。统计表明,全国30%以上的能源来自摩擦消耗,同时制造过程中磨损造成的材料损失也相当大,因此缺乏摩擦磨损性能研究材料是一个问题。当今社会和经济效益显着。

本文作者以316不锈钢管为研究对象,对化学成分、高温维氏硬度、金相组织进行了研究,考察了不同摩擦副在室温下的摩擦性能、摩擦磨损情况。高温下的性能。对316不锈钢管及各种摩擦副耐磨性的研究,为316不锈钢管摩擦副在摩擦条件下的选择和应用条件提供了具体参考。

1个实验部分

1.1 实验材料及制备

实验材料:316不锈钢管和GCr15钢、440C钢和304不锈钢管小球直径为6mm。采用Foundry-MasterPro立式直读光谱仪测定试验用316不锈钢管的主要化学成分,如表1所示。

如图1 根据试验机的要求在室温下加工摩擦磨损样品,如图所示。另外,高温维氏硬度试样为304mm,高温往复摩擦磨损试样为123mm。

1.2 实验方法

(1) 高温维氏硬度测试。使用HVT-1000W高温真空硬度计测试316不锈钢管在常温(23)、100、200、300、400真空(真空度210-5Pa)下的维氏硬度。实验载荷为98N,保压时间为30秒。

(2)常温摩擦磨损试验。不锈钢管摩擦试验采用MMW-1A万能摩擦磨损试验机进行,试验机原理见如图2。在室温下设定试验载荷和试验时间,用不同硬度的钢球(GCr15钢、440C钢、316钢、304钢)研磨316不锈钢管球盘,摩擦试验机读取摩擦过程。 316球盘的摩擦系数在摩擦前后用探针式磨痕仪测量,316球盘用三维轮廓仪观察。实验参数设置为室温为实验温度,摩擦速度为100 r/min,实验载荷为20 N,实验时间为5分钟。

(3)高温摩擦磨损试验。 MGG-02型高温往复摩擦磨损试验机用于测试316不锈钢管盘的高温摩擦性能。实验设置见如图3。在摩擦过程中,摩擦系数由试验机实时读取。摩擦试验结束后,用显微镜观察摩擦试样上磨痕的形态。设置实验参数为实验载荷20N,行程2mm,频率20Hz,实验时间5分钟,实验温度为室温(23)、100、200、300、400。

2 结果与讨论

2.1 高温硬度分析

图4为316不锈钢管在光学显微镜下(23、100、200、300、400C)的硬度,压痕长度为297.417、308.197、321.790、330.572、330.52572 , 每个。将压痕长度值代入维氏硬度计算公式,计算出该温度下的维氏硬度。维氏硬度计算公式为HV=0.102FS=0.1022Fsin/2d2 其中F 为载荷(N),S 为压痕面积(mm2), 为相对面之间的夹角。压头为136,d 是平均压痕对角线长度,单位为mm。

表2显示了316不锈钢管在各种温度下的维氏硬度值,可以看出316钢管的硬度值随着温度的升高而逐渐降低。温度从室温升高到200C 会加速硬度的下降,而从200C 升高到400C 会减缓硬度的下降。总体而言,316不锈钢管在加热过程中硬度值逐渐降低,说明316不锈钢管的组织随着温度的升高而逐渐软化。

2.2 金相分析

电子平台送免费体验金/注册送金游戏平台/注册就送的游戏平台为了分析316不锈钢管的基体结构,使用金相显微镜观察结构。图5 显示了通过金相实验观察到的316L 不锈钢管的形貌。在图中,晶界的黑色区域更直,具有奥氏体成分的多正多边形。白色部分巨大,晶界比较光滑,铁素体提高了奥氏体不锈钢管的抗裂性和抗晶间腐蚀性能。因此,316不锈钢管试样的基体组织由奥氏体组成,并含有一定量的铁素体。

2.3 常温摩擦磨损

2.3.1 摩擦系数

图6为4种摩擦副:304钢球-316钢样板、GCr15钢球-316钢样板、440C钢球-316钢样板、316钢-316钢样板在相同条件下的摩擦副。通过对样品板进行研磨获得的摩擦系数。从图中可以看出,相同条件下摩擦副316钢球-316钢样板的摩擦系数明显大于其他三种材料。这说明316钢在这种情况下粘着磨损严重,因为同种钢的硬度相同,容易发生粘着磨损。此外,GCr15钢球-316钢样板和440C钢球-316钢样板的摩擦系数随着摩擦时间的增加而继续增大,呈现出相似的增大趋势。 304钢球-316钢样板的摩擦系数随摩擦时间的增加没有明显变化,说明304钢球-316钢样板的摩擦副表现出良好的稳定性。计算结果分别为摩擦副304钢球-316钢样板、GCr15钢球-316钢样板、440C钢球-316钢样板和316钢-316钢样板的摩擦系数。 0.4606、0.2773、0.3463、0.6088。因此,可以说GCr15钢与其他材料相比具有最好的耐磨性。 440C钢、304钢、316钢、316钢易发生粘着磨损,减磨性能最差。

电子平台送免费体验金/注册送金游戏平台/注册就送的游戏平台2.3.2 3D 地形

电子平台送免费体验金/注册送金游戏平台/注册就送的游戏平台图7为GCr15钢球-316钢样板、304钢球-316钢样板、440C钢球-316钢样板和316钢球-316钢样板在相同条件下的四种摩擦副。在下一次研磨时,使用三维轮廓仪扫描316 样品盘,以获得磨痕的三维视图。从图中可以看出,GCr15钢球-316钢板磨损最低,440C钢球-316钢板磨损次之,316钢球-316钢板磨损最低。磨损程度最严重。因此,我们表明当使用316 钢作为主要摩擦副时,GCr15 钢球的耐磨性强于440C、304 和316 钢球。通过软件计算,4个摩擦副的316个样品的磨痕平均高度分别为35.061、47.551、42.332和51.291 m,与摩擦副的磨损模式和磨损程度的结果一致。

2.3.3 磨损

电子平台送免费体验金/注册送金游戏平台/注册就送的游戏平台表3为相同条件下GCr15钢球-316钢试件、304钢球-316钢试件、440C钢球-316钢试件、316钢球-316钢试件四种摩擦副。磨料探针式磨痕测试仪用于测试316个样品的磨痕和磨损程度。如图所示,GCr15钢球的磨痕宽度、磨损深度和磨损量最小,因此GCr15钢球-316钢样板磨削时耐磨性能最好,摩擦副磨痕宽度440C 304钢低于316试样,磨痕深度和磨损量均大于摩擦副316钢球,316钢球耐磨性能最差。因此,在四个摩擦副中,GCr15钢-316钢试样的耐磨性能最好,而316钢-316钢试样的耐磨性能最差。

2.4 高温摩擦磨损

电子平台送免费体验金/注册送金游戏平台/注册就送的游戏平台2.4.1 摩擦系数由于摩擦副GCr15-316钢样板在常温摩擦条件下具有良好的摩擦性能,故选用GCr15作为磨料,316钢样板在高温条件下的摩擦性能为如下。探索图8为摩擦副GCr15钢球-316钢试样板在不同温度(23、100、200、300、400)下磨削时的摩擦系数和摩擦时间曲线。

电子平台送免费体验金/注册送金游戏平台/注册就送的游戏平台从图中可以看出,摩擦系数的大小一般随着磨削温度的升高而增大,这是由于钢结构随温度升高而软化所致。在室温下,摩擦系数随着摩擦时间的增加而增大,随着摩擦的继续,试样表面粗糙度增大,由于出现强烈的磨屑,使摩擦阻力增大,进而摩擦系数增大。但当摩擦副的相对磨削温度在100以上时,摩擦系数随着摩擦时间的增加而逐渐降低,因为温度升高,强磨损结构变软,形成一种自抛光。润滑摩擦表面的薄膜往往会不断降低和平衡摩擦系数。综上所述,316不锈钢管的高温耐磨性较差,适用于低温、高温摩擦工作,一般在200以下。

2.4.2 擦伤疤痕

电子平台送免费体验金/注册送金游戏平台/注册就送的游戏平台如图9 光学显微镜下316钢样品盘高温摩擦磨损模式的观察与分析。从图中可以看出,316钢试板磨损痕迹的宽度随着试验温度的变化而变化。当摩擦温度为23、100、200、300、400时,316不锈钢管试样的磨痕随温度升高逐渐变宽,分别为0.85、1.00、1.10、1.21和1.39mm。扩大趋势。表明316不锈钢管表面塑性变形随温度升高而增大。这是因为316钢结构因温度升高而变软,摩擦试验中摩擦副与试样的附着力增强,在后续的磨损中摩擦副与试样之间的材料移动程度不同过程。 增加不锈钢管样品上的磨损疤痕。

3 结论

通过对316不锈钢管的硬度和摩擦性能的分析,可以得出以下结论。

电子平台送免费体验金/注册送金游戏平台/注册就送的游戏平台(1)通过高温硬度试验可以看出,316不锈钢管的钢结构随着工作温度的升高而变软,硬度降低。

电子平台送免费体验金/注册送金游戏平台/注册就送的游戏平台(2)常温摩擦实验表明,摩擦副GCr15-316钢在不同摩擦副存在下表现出良好的摩擦性能,GCr15是316不锈钢管最适合的耐磨材料。

(3)在高温摩擦试验中,316不锈钢管的摩擦性能随着工作温度的升高而不断降低,对于高温摩擦工作,正常工作温度不应高于200。


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