不同表面處理工藝的40Cr與涂層復(fù)合處理的組織與性能.pdf

1、齒輪作為在機(jī)械裝備中重要基礎(chǔ)部件之一，得到了廣泛的應(yīng)用。由于工作中受到彎曲應(yīng)力、接觸應(yīng)力、沖擊力等多種力的綜合作用，齒輪極易產(chǎn)生失效而影響齒輪傳動(dòng)的穩(wěn)定性、可靠性和壽命。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，齒輪失效導(dǎo)致的各種機(jī)械故障占到60％以上，齒輪的應(yīng)用環(huán)境復(fù)雜、載荷復(fù)雜，導(dǎo)致齒輪的失效形式也是多種多樣。隨著機(jī)械工業(yè)高速發(fā)展，齒輪技術(shù)向高速、重載、高可靠性方向發(fā)展，這就對(duì)齒輪性能提出更高的要求，開展齒輪材料和齒輪表面改性的研究成為重要的研究方向。
　　

2、課題主要對(duì)典型的中碳合金調(diào)質(zhì)鋼40Cr進(jìn)行研究，在對(duì)40Cr基體滲氮的基礎(chǔ)上進(jìn)行物理氣相沉積TiN、TiAlN涂層以及與強(qiáng)流脈沖電子束相結(jié)合的復(fù)合工藝，研究離子氮化40Cr表面沉積TiN、TiAlN涂層、電子束照射后表面沉積TiN、TiAlN涂層和電子束照射后表面沉積TiN、TiAlN涂層再電子束照射的組織與性能特征。
　　經(jīng)過研究可以得到以下結(jié)果：
　　(1)離子氮化后物理氣相沉積TiAlN與TiN涂層均勻致密、厚度均勻，

3、與基體結(jié)合良好，TiN涂層主要組成是TiN與Ti2N，TiAlN涂層則主要由Fe4N、(Ti,Al)N和TiN等相組成。TiAlN和TiN的表面硬度分別達(dá)到3000HV0.2和2700HV0.2，比氮化表面高3倍多，TiAlN與TiN涂層結(jié)合力分別為17N和15N。
　　(2)離子氮化40Cr表面沉積TiN、TiAlN涂層工藝，TiAlN的磨損量最低，在載荷15N時(shí)為離子氮化磨損量的32%，TiN的磨損量為離子氮化磨損量的58%；

4、在相同的加載條件下，TiAlN涂層磨痕寬度均勻，TiN磨痕邊緣涂層變形與剝落更加明顯,涂層磨損嚴(yán)重。
　　（3）40Cr經(jīng)電子束在27kV不同次數(shù)照射后，表面產(chǎn)生典型的“熔坑”形貌，隨著次數(shù)的增加熔坑數(shù)量呈先減少再增大的趨勢(shì)，經(jīng)過電子束照射和未經(jīng)電子束照射XRD檢測(cè)物相結(jié)果表明，電子束照射后出現(xiàn)新的物相γ-Fe，電子束照射后鍍膜的物相主要是由TiAlN、TiN、AlN組成。
　?。?）電子束照射后表面沉積TiN、TiAlN涂

5、層，在27kV、45次時(shí)磨損體積最大為39.475×10-3mm3，在27kV、25次最小為24.11×10-3mm3。在27kV、25次電子束照射下的殘余應(yīng)力為495.5MPa,27kV、25次照射后涂覆TiAlN的殘余應(yīng)力值為27.4 MPa。電子束照射后的陽極極化曲線表明自腐蝕電流密度最小的是2號(hào)樣也就是27kV、5次，說明2號(hào)樣的耐蝕性能是最好的。電子束照射后鍍膜的陽極極化曲線結(jié)果表明在27kV、35次參數(shù)下Icorr4=0.6

6、52μA/cm2說明試樣耐蝕性能是最好。
　?。?）電子束照射后表面沉積 TiN、TiAlN涂層再電子束照射工藝40Cr表面涂覆TiN經(jīng)過15kV、5次電子束照射后的截面組織膜層與未照射狀態(tài)相比厚度減薄，膜層連續(xù)，經(jīng)過18kV5次照射后的截面涂層不連續(xù)。
　?。?）40Cr表面涂覆TiN和TiAlN涂層后經(jīng)過電子束照射后摩擦磨損的磨損體積，40Cr表面涂覆TiN涂層在18kV、5次時(shí)磨損體積最小為10.961×10-3mm3