M50NiL鋼等離子體稀土滲氮-氮碳共滲層組織結(jié)構(gòu)與性能研究.pdf

1、本文以高端裝備傳動件軸承、齒輪應(yīng)用為背景,探索M50NiL鋼等離子體稀土滲氮和氮碳共滲層組織結(jié)構(gòu)和性能,以期獲得較佳的共滲工藝。研究了純鑭滲氮層組織結(jié)構(gòu)與性能,分析了純鑭與氮的相互作用機制。給出了稀土氮碳共滲的正交工藝設(shè)計及不同氫氮比-層厚、不同稀土添加量-層厚的回歸預(yù)報結(jié)果。研究了稀土在氮碳共滲中的作用,稀土氮碳共滲層不同層深處的組織結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能,分析了不同溫度、氮氫比及稀土氮碳共滲動力學(xué)條件下稀土氮碳共滲層的組織結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能。采

2、用 OM、XRD、SEM和EDS對共滲層組織結(jié)構(gòu)、表面及磨痕形貌、磨痕元素成分進行觀察、分析;對稀土氮碳共滲層梯度硬度分布、摩擦磨損性能進行測試、分析。
　　研究結(jié)果表明純鑭與氮的作用為相互吸引,稀土純鑭能夠降低表面氮濃度,起到平緩滲層梯度硬度分布及調(diào)控相結(jié)構(gòu)的作用。稀土氮碳共滲實驗表明稀土能夠提高共滲層表面碳原子濃度,使氮碳共滲層厚度提高14％,并且促進共滲層表面γ'-Fe4N相的生成。同時稀土能夠使氮碳共滲層的磨損率降低6.8

3、3%,使磨損機制由嚴重的磨粒磨損轉(zhuǎn)變?yōu)檩p微的磨粒磨損。M50NiL鋼共滲層剝層實驗結(jié)果表明氮碳共滲層表面相結(jié)構(gòu)為α'N,γ'-Fe4N及ε-Fe2-3N相,距表面12μm、65μm處為單一的含氮馬氏體α’N相,距表面100μm處為基體馬氏體α'-Fe相。距表面12μm處的磨損率最低為2.466×10-5 mm3/Nm,磨損機制為輕微的粘著磨損。不同溫度對稀土氮碳共滲層的影響結(jié)果表明540℃處理后的鋼件基體未出現(xiàn)過時效,共滲層厚度相比于4

4、60℃提高了133%,摩擦系數(shù)由460℃時的0.45降低至540℃處理的0.38。磨損率由460℃處理后5.556×10-5mm3/Nm降低至540℃處理的3.484×10-5mm3/Nm,降幅為59.5%。不同氮氫比對稀土氮碳共滲層的影響結(jié)果表明氮氫比為2:2時共滲層厚度比氮氫比為2:4時提高14%,摩擦系數(shù)由0.53降低至0.47。稀土氮碳共滲層動力學(xué)結(jié)果表明共滲層表面氮碳化物由細小彌散到均勻致密再到最后的結(jié)節(jié)狀團簇的生成。共滲層耐