摘要：從沖頭磨損的機(jī)理分析入手．采用45號(hào)中碳鋼．經(jīng)滲硼處理，提高表面硬度和韌性，可使其使用壽命在原來(lái)的基礎(chǔ)上提高6-10倍。

壓鑄沖頭所處的工況條件十分惡劣，使用壽命很低。少數(shù)工廠采用耐熱合金鋼沖頭，其使用壽命也只有十余個(gè)班次。而采用球墨鑄鐵作為沖頭材料其使用壽命則更低。由此因停機(jī)而造成的經(jīng)濟(jì)損失，僅以一個(gè)中等生產(chǎn)規(guī)模的壓鑄單位為例，每年就達(dá)數(shù)萬(wàn)元，其中尚未計(jì)入如材料、工時(shí)及電力消耗等損失。本課題所研究的主要目的，從改變?cè)械臎_頭材料著手，放棄那些性能不夠穩(wěn)定且又難以及時(shí)供應(yīng)的球墨鑄鐵，改用來(lái)源豐富、質(zhì)量有保證、價(jià)格合理、規(guī)格統(tǒng)一的45號(hào)中碳鋼材料，通過表面強(qiáng)化處理，提高表面硬度和韌性，使其壽命在原來(lái)的基礎(chǔ)上提高6-10倍，從而取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

1 沖頭磨損的機(jī)理分析

當(dāng)兩種材料的表面相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，由于材料表面原子之間存在著吸力，在其接觸表面會(huì)出現(xiàn)粘著現(xiàn)象。當(dāng)兩個(gè)表面緊靠且又沿著法向分離或沿切向移動(dòng)時(shí)，原子吸力傾向于將一個(gè)表面材料拉向另一個(gè)表面，而形成磨屑，其磨損量的大小，可用J. F. Archard公式加以表達(dá)：磨損量（磨損體積V)與載荷L及距離X成正比，而與磨損表面硬度P成反比，即：

V=KLX／3P （1）

式中：K為磨擦系數(shù)。K與潤(rùn)滑條件、相配的摩擦金屬有關(guān)。

此外，磨損體積與構(gòu)成磨擦付材料的不同硬度之間，存在著平方反比關(guān)系。如令Vs和Ps分別代表磨擦付中較軟材料的磨損體積和表面硬度；Vh和Ph代表較硬材料的磨損體積和表面硬度，則其間的關(guān)系，可按下式表達(dá)。

(VS／Vh) 2 = (Ph／PS) 2 (2)

從摩擦系數(shù)K及公式(2)中得知：為了減少粘著磨損，在選用材料時(shí)應(yīng)注意：1)要求減少磨損的表面應(yīng)選用硬的材料；2)應(yīng)選用表面之間相互作用小或不相容的配對(duì)材料作摩擦付。

因此，我們研究工作的重點(diǎn)放在：為了減少粘著磨損，可以通過提高硬度和改變配對(duì)材料的種類并使用潤(rùn)滑劑來(lái)解決。

2 試驗(yàn)條件

2．1選擇試驗(yàn)用的工件材料的依據(jù)

工件（沖頭）采用了45號(hào)中碳鋼，此種鋼種屬于調(diào)質(zhì)鋼，最適宜作滲硼處理。其滲硼后的組織表面，可以獲得鋸齒狀的硼化物，與基體結(jié)合牢固，耐磨性好，而且還可以通過滲硼后的淬火、回火來(lái)提高基體強(qiáng)度。45號(hào)中碳鋼的淬火溫度都在840^860℃范圍，與現(xiàn)有的滲硼溫度接近，使?jié)B后的工件可以直接淬火，減少加熱次數(shù)、節(jié)約能源、降低成本。