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挖掘机ZGMn13斗齿齿尖部位在使用过程中的加工硬化曲线,表明了加工硬化与表面深度的关系。靠近齿尖部位的高锰钢硬化后为严重的形变孪晶组织,表面加工硬化组织的铲斗高硬度为HV752,HV500以上的硬化层达015mm,有硬化效应的加工硬化层达4mm。212 磨损宏观表面分析

图2 斗齿磨损形貌

 从图2(a)失效斗齿宏观形貌可以看出,材料

与矿石相互作用时,矿石的棱角在齿面上形成较深的磨沟及斗齿与矿石撞击形成的撞击坑。观察发现,斗齿表面形成相当厚的变形层,而且可以发现金属折叠在磨损表面上而发生严重的塑性变形层,其组织呈纤维状。

213 磨损亚表层分析

从图2(b)磨损亚表层形貌可以看出,在磨沟较深的亚表层出现了白亮层,又称为绝热剪切层,其硬度高、耐腐蚀性好,但属于较脆的的薄层。白亮层厚度多在013～015mm,白亮层与原基体材料有明显区别,白亮层组织是由于在磨损过程中磨损热的作用下产生的表面细马氏体组织,显微硬度可达HV671～701。白亮层容易产生裂纹,加速机件的破坏,所以是不希望得到的组织。发生绝热剪切层说明材料容易塑性失稳,即材料抗剪切能力差,在磨料颗粒切削或使材料变形时,金属的变形热使温度升高,升温软化有利于变形,变形又进一步促进升温,热量不能向四周传递而使局部升温,而随后的快速冷却又使这一层出现细马氏体组织。214 磨损磨屑分析

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从图2(c)磨屑形貌可以看出,磨屑较小,为切削屑。主要特征是一面有剪切皱折,另一面上有微细磨痕。

综上所述,ZGMn13高锰钢斗齿失效主要表现为磨秃、磨沟较深、发生脆裂掉块和表面开裂。3 抗磨措施

根据以上分析可知,理想的大型矿山挖掘机斗齿材料表面应具有很高的硬度和耐磨性,基体本身应具有很高的强度和韧性。为此,可以通过改进设计、合理地选择材料和采用表面抗磨新工艺,以提高斗齿的使用寿命。311 优化结构设计

磨损失效受结构的影响很大,包括整机的结构和零件的结构。关于零件的形状尺寸与磨损失效方面的

实例很多,如4m3