论文部分内容阅读
随着工业现代化和航天航空的发展,对各种机械零件的耐磨性要求越来越高。当零件表面的相对摩擦速度约为100m/s时,常规的表面强化方法无法提高耐磨性。本文采用瞬态电能与离子束增强沉积(IBED)复合,对40CrNiMoA钢表面进行复合强化,以期提高零件高速磨损下的耐磨性,达到延长零件寿命的目的。 选择了4种电极和16种工艺参数,对40CrNiMoA进行了瞬态电能表面强化。通过耐磨性评定,预选出两种较优的工艺。然后IBED沉积Cu膜,生成复合强化层。用光学显微镜、SEM、显微硬度计、XRD、球—盘磨损机和高速销—盘磨损机分析了强化层的性能。获得如下主要结果: 单一瞬态电能强化层主要都是由碳化物和氮化物组成。滚动于磨损表明,Cr12MoV强化40CrNiMoA后的耐磨性能最好,其耐磨性比未处理试样提高6倍;优选出两种单一瞬态电能工艺:石墨和Cr12MoV电极,电参数为60V和180μF,车床转速1.04转/分,电极形状为3×3mm的方条。 复合强化层的截面组织与瞬态电能强化层的相似,其表层与单一瞬态电能强化层比较,没有明显的裂纹和孔洞。表层富Cu和C,贫Fe,靠近基体富Fe贫Cu,且有明显的过渡区;其显微硬度随深度的变化规律与单一瞬态电能强化层相似,但其在数值有所提高,尤其在亚表层得到明显提高。 由球—盘磨损试验可知,单一强化层和复合强化层都提高了试样的耐磨性,并且都降低了摩擦系数。其中单一石墨电极瞬态电能强化后的耐磨性提高了6倍,摩擦系数也最低,磨损过程中以较长时间保持在0.15—0.3间。 高速销盘短时磨损下,Cr12MoV电极瞬态电能强化+IBED Cu复合强化层的耐磨性提高4倍以上,石墨+Cu提高2～3倍;增加磨损时间后,Cr12MoV电极瞬态电能强化+IBED Cu复合强化层的磨损量大于未处理试样,而石墨+Cu依旧保持较低的磨损量;复合强化层的摩擦系数平均值为0.05左右,未处理试样为0.1左右;磨损过程主要发生磨粒磨损以及严重的塑性变形。 同一复合强化层在低速大应力的球盘磨损和高速轻载的销盘磨损中,其表现出的耐磨性不同。