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械主要結構件(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。然而在實際的應用中由于嚴酷的工礦環(huán)境其摩擦磨損現(xiàn)象日益嚴重,由此造成的經(jīng)濟損失和材料部件的浪費也越來越引起人們的關注。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)低合金鋼進行加工處理,并對超聲加工處理前后的材料進行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行微觀結構分析表明,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左右的等軸納米結構層,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散層的厚度分別為:200μm、450μm和175μm、450μm。由此可知,表面納米化預處理后的滲氮效果明顯好于未表面納米化預處理的試樣,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合處

4、理試樣的顯微硬度沿試樣表面到心部的變化,結果表明,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)復合處理”,磨損方式由粘著磨損為主導的磨損機制向磨粒磨損為