不同腐蝕介質環境下工作的摩擦副,如泵及閥門的密封圈、管道內壁、某些軸套等,因受到環境介質腐蝕和磨損的共同作用而經常過早失效。金屬的腐蝕磨損過程比較復雜,一方面由于腐蝕與磨損的交互作用,使材料的流失量大幅上升,另一方面,介質的潤滑和冷卻作用又會使磨損率下降。
H13耐磨板作為常見的熱作耐磨鋼,具有較高的強度、硬度和延展性,同時具有優良的熱穩定性、抗腐蝕和磨損性能,應用廣泛。目前,對于H13耐磨板的磨損研究主要集中在對H13耐磨板表面性能改進和環境溫度等因素對其磨損的影響等方面,對其在不同環境介質下的腐蝕磨損研究較少。本工作研究H13耐磨板在不同介質環境中的磨損行為,探討其磨損特性,具有重要的學術意義和工業應用價值。
磨銷材料為H13耐磨板,尺寸為Φ5mm×22mm;其化學成分(質量分數,%)為C0.38,Cr5.15,Mo1.45,V0.90,余量Fe;加熱至1040℃保溫20min,油淬,200℃回火2h,獲得回火馬氏體,硬度為51~54HRC。磨盤材料為GCr15,尺寸為Φ34mm×10mm,加熱至840℃保溫20min,150℃回火1.5h,硬度為60~62HRC。
采用銷盤式磨損試驗機,對H13耐磨板在空氣、蒸餾水、3.5%NaCl溶液、5.0%NaOH溶液中及不同載荷下(50~250N、行程1800m,轉速0.75m/s)分別進行了磨損試驗、電化學測量,并繪制了極化曲線,采用JSM-7001F型掃描電鏡觀察了磨損表面的形貌。試驗結果表明:
(1)4種環境介質對H13耐磨板的磨損有顯著的影響。在同一載荷下,H13耐磨板在空氣中的磨損率最大,在3.5%NaCl溶液中的磨損率最小。
(2)H13耐磨板在空氣中磨損表面氧化物較少,由于存在較大的剪切力作用,氧化物的保護作用極其微弱,呈現典型的黏著磨損;在蒸餾水中,由于介質的潤滑和冷卻作用,加上溶液中含有少量的氧使部分表面產生氧化物,呈現典型的輕微磨損。
?。?)在3.5%NaCl溶液中,H13耐磨板表層會形成以鉻和鐵氧化物組成的鈍化膜,在剪切力的作用下產生微電池,材料表層出現大量網絡狀微裂紋;在5.0%NaOH溶液中,材料的腐蝕速率明顯要大于在NaCl溶液中,腐蝕產物并不致密,在剪切力的作用下較易被去除。