發(fā)布時(shí)間：2020-11-22 04:33

　　 傳統(tǒng)高錳鋼在中低載荷工況下不具有優(yōu)勢(shì),在其基礎(chǔ)上通過降低或增加碳錳元素含量研發(fā)出中錳和超高錳鋼,在一定程度上彌補(bǔ)了其應(yīng)用中存在的不足。本文對(duì)比研究了Mn8、Mn15及Mn18三種錳鋼的滑動(dòng)和沖擊磨料磨損性能,分析了磨損機(jī)理。同時(shí)模擬礦井淋水腐蝕環(huán)境,探討了三種錳鋼的電化學(xué)腐蝕性能,論文得到以下主要結(jié)論:酸性礦井淋水腐蝕條件下,三種錳鋼表現(xiàn)出更負(fù)的腐蝕電位,酸性工況下耐腐蝕性能弱于堿性和中性腐蝕環(huán)境。酸、中、堿性礦井淋水腐蝕環(huán)境中,Mn8鋼的開路電位最正(最大),極化曲線外推擬合腐蝕電壓最大,腐蝕電流最小,且容抗弧半徑最小,其耐腐蝕性能優(yōu)于Mn15和Mn18耐磨鋼。滑動(dòng)磨損實(shí)驗(yàn)表明,三種錳鋼的摩擦系數(shù)均呈現(xiàn)先快速升高,后下降到一定的范圍趨于平穩(wěn)的變化趨勢(shì),低載平均摩擦系數(shù)高于高載。相同磨損工況條件下,Mn8均具有最低磨損失重,其抗滑動(dòng)磨料磨損性能優(yōu)于Mn15和Mn18耐磨鋼。三種耐磨鋼磨損層硬度分布均呈現(xiàn)梯度變化特征,Mn8磨損亞表層(50mm處)硬度達(dá)到550HV,Mn15和Mn18分別為450HV和510HV,Mn8的加工硬化效果最佳,Mn18則優(yōu)于Mn15。三種耐磨鋼干摩擦磨損機(jī)理主要表現(xiàn)為粘著磨損,伴有局部區(qū)域的疲勞剝落破壞,石英砂磨料磨損機(jī)理主要為磨粒磨損,表現(xiàn)形式為寬且深的犁溝和較大區(qū)域的疲勞剝落。沖擊磨料磨損實(shí)驗(yàn)表明,隨沖擊功的增大,三種錳鋼的加工硬化能力均提高,磨損失重也明顯降低。1.5J沖擊功時(shí),Mn18的磨損失重低于Mn8和Mn15;3.5J沖擊功時(shí),Mn8具有最低的磨損失重。Mn8和Mn18亞表層組織具有較高密度的孿晶,亞表層(50mm處)硬度分別達(dá)到50HRC和48HRC,其加工硬化效果明顯優(yōu)于Mn15,加工硬化層深度超過1.5mm。三種錳鋼磨損形式主要表現(xiàn)為鑿削磨損和不同程度疲勞剝落磨損。Mn8、Mn15磨損層亞結(jié)構(gòu)主要為位錯(cuò)、孿晶及馬氏體,其耐磨強(qiáng)化機(jī)制為馬氏體相變復(fù)合強(qiáng)化機(jī)制。Mn18磨損層亞結(jié)構(gòu)出現(xiàn)大量位錯(cuò)、孿晶外,未發(fā)現(xiàn)馬氏體相變,但出現(xiàn)Fe-Mn-C原子團(tuán)偏聚區(qū),其強(qiáng)化機(jī)制是通過位錯(cuò)、孿晶和Fe-Mn-C原子團(tuán)強(qiáng)化。
【學(xué)位單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TG142.72
【部分圖文】：

圖 2-1 拉伸樣品尺寸Figure 2-1 Size of tensile specimen2.2.4 沖擊試驗(yàn)本試驗(yàn)使用沖擊試驗(yàn)機(jī)的型號(hào)為 JBN-300，試樣嚴(yán)格按國標(biāo)進(jìn)行加工，試樣加工成 55mm×10mm×10mm 的塊狀試樣，其具體的加工尺寸如下圖 2-2 所示，對(duì)三種錳鋼進(jìn)行沖擊試驗(yàn)測(cè)試，測(cè)試方法按照國標(biāo) GB/T229-2007 進(jìn)行，最后對(duì)三種錳鋼沖擊吸收功進(jìn)行比較分析。

拉伸實(shí)驗(yàn)溫度為室溫，濕度約在 40-90 之間。圖 2-1 為拉伸試樣加工尺寸。圖 2-1 拉伸樣品尺寸Figure 2-1 Size of tensile specimen2.2.4 沖擊試驗(yàn)本試驗(yàn)使用沖擊試驗(yàn)機(jī)的型號(hào)為 JBN-300，試樣嚴(yán)格按國標(biāo)進(jìn)行加工，試樣加工成 55mm×10mm×10mm 的塊狀試樣，其具體的加工尺寸如下圖 2-2 所示，對(duì)三種錳鋼進(jìn)行沖擊試驗(yàn)測(cè)試，測(cè)試方法按照國標(biāo) GB/T229-2007 進(jìn)行，最后對(duì)三種錳鋼沖擊吸收功進(jìn)行比較分析。

試驗(yàn)所用的電化學(xué)工作站型號(hào)為 CHI 660E。錳鋼試樣、Pt 電極、飽和甘汞電極分別對(duì)應(yīng)作為工作電極（WE）、輔助電極（RE）、參比電極（CE）。工作電極如圖2-3所示，利用牙托粉將試樣嵌入并固化12h，裸露的試樣面積為1cm2。表 2-2 酸、中、堿溶液離子含量Table 2-2 Ion content of acid, medium and alkali solutionpH 值離子含量/ mg/LH+K+Na+Ca2+Mg2+Cl-SO42-OH-D03.5 1.28 11.73 92.42 676.55 364.74 28.36 3283.81 5.607.0 11.73 141.16 80.56 49.33 89.33 551.38 5.609.5 11.81 35.63 54.43 36.45 89.33 232.95 3.33 5.60圖 2-3 工作電極試樣Figure 2-3 Working electrode sample實(shí)驗(yàn)儀器及電極之間的的連接方法如圖 2-4 所示。試驗(yàn)前將試樣完全浸泡在準(zhǔn)備好的模擬酸、中、堿礦井淋水腐蝕液中（浸泡時(shí)間為 150min），待開路電位進(jìn)入平穩(wěn)狀態(tài)后，開始測(cè)試。掃描區(qū)間為在樣品的開路電位±0.5V 左右，系統(tǒng)掃描速度為 0.001V/s。圖 2-4 電化學(xué)測(cè)試示意圖Figure 2-4 Schematic diagram of electrochemical test
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2894128