翅片管刀片表面改性處理工藝及性能研究.pdf

1、空調(diào)等領(lǐng)域大量使用的散熱用銅翅片管，表層用特殊形狀的低碳低合金鋼刀片旋轉(zhuǎn)加工而成。為使翅片管外表具有更大表面積和散熱能力，對加工用的刀片要求較高，需要其具有良好的加工性能、韌性、較高的硬度和耐磨性。目前企業(yè)的現(xiàn)狀是刀片硬度和耐磨性較差，壽命較低。針對以上問題，本文采用表面改性技術(shù)（QPQ處理）在刀片表面制備復(fù)合滲層，系統(tǒng)研究了復(fù)合滲層的制備工藝及干滑動摩擦磨損性能。
　　利用正交實驗得出的最優(yōu)工藝參數(shù)為：560℃滲氮150min、

2、430℃氧化40min。利用OM、SEM、EDS和XRD等方法對滲層的微觀形貌、元素分布和相組成進(jìn)行分析。利用顯微硬度儀和結(jié)合力測試對滲層性能進(jìn)行分析。結(jié)果表明：最優(yōu)工藝下復(fù)合滲層厚度約為20.9μm，由外到里依次為氧化膜（Fe3O4）、化合物層（Fe2-3N）和擴(kuò)散層（Fe4N）。滲層表面均勻致密，截面硬度最高約為705.6HV0.05，比基體提高近3倍，滲層與基體呈現(xiàn)良好的冶金結(jié)合。
　　球盤式干滑動摩擦磨損實驗表明：在不同載

3、荷、轉(zhuǎn)速和溫度下滲層的耐磨性均優(yōu)于調(diào)質(zhì)態(tài)基體。滲層具有低的摩擦系數(shù)，磨損率和磨痕深度均出現(xiàn)一個數(shù)量級的降低。
　　磨損機(jī)理分析表明：常溫下，隨載荷的增大調(diào)質(zhì)態(tài)試樣的磨損機(jī)理由氧化磨損向剝層磨損和氧化磨損轉(zhuǎn)變，伴有嚴(yán)重的塑性變形，復(fù)合滲層的磨損受載荷影響較小，以疲勞磨損為主，伴有材料的剝落，當(dāng)載荷達(dá)到20N時，由于化合物層的磨穿，硬度下降，磨損轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸p。隨轉(zhuǎn)速增大調(diào)質(zhì)態(tài)試樣的磨損由塑性變形和氧化磨損轉(zhuǎn)變?yōu)閯儗幽p和氧化磨損，伴

4、有嚴(yán)重的塑性變形，轉(zhuǎn)速對復(fù)合滲層的磨損機(jī)理影響不大，均以疲勞磨損為主，伴有材料剝落。高溫下固定載荷和轉(zhuǎn)速不變，隨著溫度的升高調(diào)質(zhì)態(tài)試樣的磨損機(jī)理由剝層磨損為主伴有氧化磨損轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸p為主伴有剝層磨損和粘著磨損，復(fù)合滲層在不同溫度下的磨損面形貌差異不大，磨損機(jī)理主要為氧化磨損，250℃時還出現(xiàn)了粘著磨損。
　　總體而言，經(jīng)過QPQ表面改性處理后，刀片表面獲得均勻厚度的復(fù)合滲層，使其的硬度和耐磨性得到提高，這將非常有利于刀片使用壽命