超聲表面納米化對低合金鋼摩擦磨損性能研究.pdf

1、35CrMo和40Cr等中碳低合金鋼是制造各種機(jī)械主要結(jié)構(gòu)件(如軸承零件、齒輪等)的重要鋼材,也因其優(yōu)異的綜合性能備受青睞。然而在實際的應(yīng)用中由于嚴(yán)酷的工礦環(huán)境其摩擦磨損現(xiàn)象日益嚴(yán)重,由此造成的經(jīng)濟(jì)損失和材料部件的浪費也越來越引起人們的關(guān)注。本文采用TJU-UMSNT-I型超聲表面納米加工處理裝置對35CrMo和40Cr兩種調(diào)質(zhì)低合金鋼進(jìn)行加工處理,并對超聲加工處理前后的材料進(jìn)行550℃下的2小時和10小時的氣體滲氮處理。主要研究內(nèi)容包

2、括：
　　 ⑴采用透射電子顯微鏡對超聲表面加工后的試樣進(jìn)行微觀結(jié)構(gòu)分析表明,經(jīng)超聲表面滾壓加工處理后,在35CrMo和40Cr兩種調(diào)質(zhì)鋼的表層形成了100μm左右的等軸納米結(jié)構(gòu)層,最表層的納米晶粒大約為25nm,呈彌散分布,與心部未發(fā)生變化的晶粒相比,晶粒細(xì)化了約120倍。
　　 ⑵用金相顯微鏡對35CrMo和40Cr超聲表面加工和超聲表面加工前后滲氮試樣進(jìn)行微觀組織觀察,超聲表面滾壓加工在材料表面分別形成了約140μm

3、和150μm左右的流變層;超聲表面滾壓加工前氣體滲氮35CrMo和40Cr滲氮擴(kuò)散層的厚度按滲氮時間的延長分別為:100μm、130μm和150μm、200μm,超聲表面滾壓加工后氣體滲氮滲氮擴(kuò)散層的厚度分別為:200μm、450μm和175μm、450μm。由此可知,表面納米化預(yù)處理后的滲氮效果明顯好于未表面納米化預(yù)處理的試樣,且滲氮時間越長,效果越明顯。
　　 ⑶采用顯微硬度計測試與分析超聲表面加工和超聲表面納米化滲氮復(fù)合處

4、理試樣的顯微硬度沿試樣表面到心部的變化,結(jié)果表明,經(jīng)超聲表面滾壓加工處理后材料的表面顯微硬度HV分別為:695和706,與心部相比提高約2.6倍和2.5倍;超聲表面納米化前后氣體滲氮處理,兩種材料的表面顯微硬度值與心部相比得到很大程度的提高,顯微硬度值隨距表面距離的增大而減小,且表面納米化滲氮復(fù)合處理的滲氮時間越長,硬度梯度區(qū)域越大。
　　 ⑷不同處理后的試樣經(jīng)摩擦磨損試驗后,通過磨損前后失重量變化、穩(wěn)定摩擦階段平均摩擦系數(shù)的測

5、定等評價材料的耐磨性,采用掃描電子顯微鏡和體式顯微鏡對不同處理試樣磨損后的形貌進(jìn)行觀察與分析可知,經(jīng)超聲表面納米化加工和滲氮處理后,兩種材料在穩(wěn)定摩擦階段的平均摩擦系數(shù)均比未處理試樣的低,且平均磨損量均大幅度下降,說明兩種處理方法均能明顯改善材料的耐磨性,且表面納米化處理試樣的耐磨性效果更為明顯;按照“調(diào)質(zhì)-滲氮(2h和10h)-超聲表面納米化-表面納米化氣體滲氮(2h和10h)復(fù)合處理”,磨損方式由粘著磨損為主導(dǎo)的磨損機(jī)制向磨粒磨損為