測(cè)量了ToughMet 2合金和其他兩種銅合金相對(duì)于4140鋼的耐磨性。ToughMet 2合金在三種非磨損合金中具有最大的抗變形性。
介紹
針對(duì)回火至HRC 35的4140鋼，測(cè)量了三種銅基合金的抗磨損性和磨損閾值應(yīng)力。進(jìn)行這些測(cè)試是為了提供有關(guān)在磨損板和襯套等磨損應(yīng)用中的ToughMet 2合金相對(duì)值的信息。用于比較試驗(yàn)的銅合金，C95400和C95900，是這些應(yīng)用中常用的合金。
用于測(cè)量的測(cè)試方法，ASTM G98，提供了一個(gè)閾值，低于這個(gè)閾值就不會(huì)發(fā)生擦傷。許多耐磨板的設(shè)計(jì)結(jié)合了潤滑，如石墨或石墨塞。最終，這些金屬板或襯套的失效機(jī)理是銅合金的粘著磨損，而這種粘著磨損是由于潤滑液在磨損軌跡上的破壞和擦除而引起的。用于這些磨損測(cè)量的測(cè)試方法模擬了粘著磨損情況，并確定了合金在使用條件下的最大工作載荷。
過程材料

使用C95900、C95400和ToughMet 2合金進(jìn)行了磨損試驗(yàn)。C95400由Thyssen獲得，C95900和ToughMet 2合金由Materion性能合金獲得。合金的拉伸性能尚不清楚。硬度值在R&D中測(cè)量，列于表1。配合塊試驗(yàn)材料4140回火至hrc35。磨損表面是Ra 12至16μin手動(dòng)拋光加工后(0.3到0.4μm)。在拋光條件下對(duì)銅合金和鋼塊的表面進(jìn)行了測(cè)試。
測(cè)試程序
耐擦傷性的測(cè)量是在赫倫測(cè)試實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的。樣品制備和測(cè)試程序符合ASTM G98-911。本試驗(yàn)方法已用于其它銅、鐵和有色合金的材料性能表征。在所有的測(cè)試中，這個(gè)滑塊是4140鋼的，其中一個(gè)銅合金是沒有潤滑的。使用Instron機(jī)械測(cè)試單元施加應(yīng)力，開始時(shí)增加10 ksi (69 MPa)。對(duì)銅按鈕進(jìn)行目視檢查，以確定按鈕是否擦傷或變形。磨擦阻力被報(bào)道為在沒有磨擦或鈕扣變形被觀察到的最低應(yīng)力。
結(jié)果與討論
在按鈕變形之前的測(cè)試中未觀察到銅合金與4140鋼的磨損。因此，測(cè)試的破壞準(zhǔn)則不是磨損，而是觀察到變形的應(yīng)力。這些結(jié)果列于表1。

在對(duì)4140進(jìn)行測(cè)試的合金中，沒有任何一種觀察到擦傷(金屬轉(zhuǎn)移)。因此，擦傷閾值被定義為觀察到銅合金變形時(shí)的應(yīng)力。

基于按鈕變形應(yīng)力，在失效前，2合金承受了最高的加載。C95900緊追ToughMet 2合金，而C95400的變形應(yīng)力較低，約為30 ksi。這些結(jié)果伴隨材料的硬度，較低的擦傷應(yīng)力與較低的硬度。其他銅合金的磨損(變形)應(yīng)力大約是0.2%屈服強(qiáng)度的80%。利用該關(guān)系式，計(jì)算出C95400、C95900和ToughMet 2合金的屈服應(yīng)力分別為56 ksi和94 ksi。在報(bào)告的硬度為hrc30的情況下，ToughMet 2合金的計(jì)算屈服強(qiáng)度在預(yù)期范圍內(nèi)。
結(jié)論
1.所測(cè)試的銅合金在變形前沒有發(fā)生磨損。
2. 試樣的破壞定義為變形，并出現(xiàn)80%左右的銅合金屈服強(qiáng)度。
3.測(cè)定了2合金的最大變形抗力，其次是硬度相近的C95900。C95400的變形抗力最低。

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