改善316不銹鋼摩擦學(xué)性能的表面織構(gòu)與離子氮化復(fù)合處理.pdf

1、奧氏體不銹鋼是不銹鋼中使用量和生產(chǎn)量最大的一種鋼材，以其優(yōu)異的耐腐蝕性能和加工成形性能成為現(xiàn)代工業(yè)中重要的工程材料之一，但受表面硬度低、耐磨性差等缺點(diǎn)的制約，一般不能用于制作摩擦配副零部件。因此，提高奧氏體不銹鋼表面的摩擦學(xué)性能，擴(kuò)展其使用范圍具有十分重要的意義。區(qū)別于傳統(tǒng)的表面改性技術(shù)，本文利用奧氏體不銹鋼對(duì)Cl-點(diǎn)腐蝕敏感性高的特點(diǎn)，在較高濃度的NaCl溶液中對(duì)316不銹鋼進(jìn)行電化學(xué)處理獲得表面織構(gòu)，并在此基礎(chǔ)上對(duì)獲得表面織構(gòu)的試樣

2、進(jìn)行離子氮化復(fù)合處理以獲得更加優(yōu)異的性能，并分別對(duì)表面織構(gòu)化和離子氮化復(fù)合處理后的試樣在干摩擦條件下和脂潤(rùn)滑條件下的摩擦學(xué)性能及磨損機(jī)理進(jìn)行了研究。主要研究結(jié)果如下:
　　1、電化學(xué)處理表面織構(gòu)化
　　(1)、采用電化學(xué)處理方法成功在316不銹鋼表面獲得凹坑、溝槽等織構(gòu)組織，對(duì)織構(gòu)進(jìn)行表征后發(fā)現(xiàn)不同濃度的NaCl電解液會(huì)對(duì)表面織構(gòu)的尺寸造成一定的影響。
　　(2)、在干摩擦條件下，表面織構(gòu)化后的試樣在滑動(dòng)初期具有儲(chǔ)存磨

3、屑降低磨損的作用，但由于其本身易磨損的缺點(diǎn)導(dǎo)致一段時(shí)間后織構(gòu)被磨損破壞，且最終的磨損失重量只比基體略有減少，并沒有大幅提高其在干摩擦條件下的摩擦學(xué)性能。表面織構(gòu)化后的試樣在與GCr15鋼球和Si3N4陶瓷球?qū)δr(shí)都發(fā)生了粘著磨損和磨粒磨損，同時(shí)還伴有氧化磨損。
　　(3)、在脂潤(rùn)滑條件下，未經(jīng)處理的基體在滑動(dòng)過程中的摩擦系數(shù)和最終的磨損失重量與干摩擦條件下相近;在三種不同濃度的氯化鈉電解液(20％，15％，10％)下經(jīng)過電化學(xué)處理

4、后的試樣均具有良好的減摩作用，摩擦系數(shù)在整個(gè)滑動(dòng)過程中都保持在0.15以下，織構(gòu)起到了儲(chǔ)存油脂提供二次潤(rùn)滑源的作用，磨損失重量較干摩擦條件下明顯減小，極大提高了316不銹鋼在脂潤(rùn)滑條件下的摩擦學(xué)性能。其在與GCr15鋼球?qū)δr(shí)只發(fā)生了塑性變形，與Si3N4陶瓷球?qū)δr(shí)發(fā)生了磨粒磨損和塑性變形。
　　2、離子氮化復(fù)合處理
　　(1)、對(duì)表面織構(gòu)化后的試樣進(jìn)行離子氮化處理，處理后試樣保留了原有的表面結(jié)構(gòu)及尺寸，滲氮層厚度約為45

5、μm，主要由ε相、γ'相、CrN相組成，表面硬度由257 HV0.1升高到了1048 HV0.1。
　　(2)、在干摩擦條件下，復(fù)合處理后試樣的摩擦系數(shù)波動(dòng)很小，且在摩擦結(jié)束后表面織構(gòu)并未被完全破壞，在整個(gè)過程中起到了儲(chǔ)存磨屑減小磨損的作用，與復(fù)合處理前的磨損失重量相比大幅減小，提高了316不銹鋼在干摩擦條件下的摩擦學(xué)性能。其與GCr15鋼球?qū)δr(shí)發(fā)生了微切削磨損并伴隨有氧化現(xiàn)象，與Si3N4陶瓷球?qū)δr(shí)發(fā)生了粘著磨損和磨粒磨損并