鋼軌扣件用60Si2CrA彈簧鋼離子滲氮和激光淬火改性層的摩擦磨損特性研究.pdf

1、60Si2CrA是一種性能優(yōu)異的新型彈簧鋼，是鐵路扣件彈條的使用材料，能提供較大的扣緊壓力和保持較長(zhǎng)的使用壽命。但在實(shí)際使用中，由于的彈條與墊板或螺栓之間的摩擦磨損，出現(xiàn)了在彈條壽命周期內(nèi)的扣件系統(tǒng)的松動(dòng)或斷裂失效問(wèn)題。這是因?yàn)閺棗l的磨損會(huì)導(dǎo)致受力接觸面的尺寸變化，并使實(shí)際扣緊壓力變小，同時(shí)在磨損區(qū)會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中，并促進(jìn)彈條的微動(dòng)疲勞損傷而發(fā)生斷裂。所以提高此類彈簧鋼的抗磨性能對(duì)提升彈條的實(shí)際工作壽命和保障鐵路安全運(yùn)行有重要的意義。

2、r>　　本文使用離子滲氮和激光淬火兩種工藝對(duì)60Si2CrA彈簧鋼進(jìn)行了單獨(dú)以及復(fù)合處理，得到三種改性樣品，即離子滲氮、激光淬火和先離子滲氮再激光淬火復(fù)合處理樣品。使用PLINT微動(dòng)磨損試驗(yàn)機(jī)，在不同位移幅值和法向載荷下對(duì)基材以及改性樣品進(jìn)行了球/平面接觸的切向往復(fù)摩擦試驗(yàn)，并結(jié)合顯微硬度儀、X射線衍射儀(XRD)、光學(xué)顯微鏡(OM)、掃描電子顯微鏡(SEM)、電子能譜(EDX)以及三維形貌儀的分析，對(duì)各樣品的材料性質(zhì)和摩擦磨損性能進(jìn)行

3、了詳細(xì)分析，得到的主要結(jié)論如下：
　　1.三種處理工藝都能大幅提高60Si2CrA彈簧鋼的表面硬度，其中離子滲氮樣品的硬化層深度不足，激光淬火樣品具有高硬度和大層深的特點(diǎn)，而復(fù)合處理樣品表面硬度最大，硬化深度相對(duì)于激光淬火樣品來(lái)說(shuō)沒有明顯下降。
　　2.往復(fù)滑動(dòng)磨損試驗(yàn)表明，所有表面處理均具有降低摩擦系數(shù)的減摩作用?；牡哪Σ料禂?shù)最大，但隨位移幅值和法向載荷的增大而減小；離子滲氮樣品摩擦系數(shù)隨位移幅值的增大而增大，在小載荷下

4、相比是最小的，但在大載荷下急劇上升；激光淬火和復(fù)合處理樣品的摩擦系數(shù)居中，隨位移幅值的增大而增大，在大載荷下的摩擦系數(shù)相對(duì)最小，而復(fù)合處理樣品的摩擦系數(shù)始終小于激光淬火樣品。
　　3.60Si2CrA鋼基材和三種表面處理的往復(fù)滑動(dòng)磨損機(jī)制均為磨粒磨損和氧化磨損，氧化磨屑在磨損過(guò)程中扮演了重要角色。其中基材磨斑的塑性變形較大，結(jié)合磨屑的附著形成了很好的磨屑減磨機(jī)制，而離子滲氮樣品因?yàn)楸砻嬗不瘜拥拇嘈?，形成了較嚴(yán)重的磨粒磨損，而激光淬