【摘 要】
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为了实现我国枪械的发展目标,提升轻武器钢质零部件的耐磨损、抗腐蚀能力,提高武器擦拭的方便性,使零件表面的防护性能达到国外同类装备的先进水平,必须系统地解决枪械钢质零部件表面抗腐蚀、耐磨损的问题。研究PIP加工技术在枪械材料上的应用,将提高枪械的使用寿命,为装备可靠性、战场生存能力和环境适应性提供较大的实用参考价值。本次研究的主要内容如下:采用可控离子渗入（PIP）技术对两种轻武器常用钢25Cr2N
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为了实现我国枪械的发展目标,提升轻武器钢质零部件的耐磨损、抗腐蚀能力,提高武器擦拭的方便性,使零件表面的防护性能达到国外同类装备的先进水平,必须系统地解决枪械钢质零部件表面抗腐蚀、耐磨损的问题。研究PIP加工技术在枪械材料上的应用,将提高枪械的使用寿命,为装备可靠性、战场生存能力和环境适应性提供较大的实用参考价值。本次研究的主要内容如下:采用可控离子渗入（PIP）技术对两种轻武器常用钢25Cr2Ni4WA钢和8106钢分别进行4种不同PIP工艺处理后分别得到化合物层为2μm、5μm、8μm、12μm的试样,对试样的渗层显微组织、表面硬度、截面硬度梯度、拉伸性能、冲击性能、耐磨性、耐蚀性进行了分析。结果表明:（1）试样由外向里依次形成致密Fe3O4氧化物薄膜（氧化层）,接着是Fe的氮化物渗层（疏松层和化合物层）,最后形成含N的α-Fe的间隙固溶体（扩散层）;共渗元素分布满足如下规律:N主要集中在化合物层和扩散层组织,氧化层中有少量分布;O主要集中在表层氧化物层和疏松层。（2）PIP处理能大幅度提升材料的表面硬度,25Cr2Ni4WA处理前表面硬度为470.3HV0.1,处理后表面硬度为917.8HV0.1,比处理前提高了1.95倍;8106处理前表面硬度为493.9HV0.1,处理后表面硬度为1122.3HV0.1,比处理前提高了2.27倍;随着渗层的增加,屈服强度和抗拉强度会略微下降,伸长率和冲击功有较大幅度的下降,这是因为表面化合物层和扩散层在拉伸时属于脆性断裂,在拉伸过程中,当应力达到一定程度时,表面渗层在某些地方出现裂纹,造成应力集中,导致裂纹扩展然后断裂;磨损性能随渗层的增加先下降再升高,25Cr2Ni4WA钢1#未处理的试样体积损失最大为0.0298mm~3,3#工艺的体积损失最小为0.0196mm~3;8106钢1#未处理的试样体积损失最大为0.0289mm~3,3#工艺的体积损失最小为0.0149mm~3。造成耐磨性能先提高后下降的原因是氮化时间过长,化合物层表面较疏松,而疏松层硬度较低,造成耐磨性能下降。（3）两种材料的耐腐蚀性能都随着渗层的增加而提高。现有的中性盐雾试验时间标准为24小时以上,而经过PIP优化工艺处理后达到168小时。（4）经综合对比和分析,25Cr2Ni4WA和8106材料对应的轻武器零部件最匹配的PIP技术化合物层深度分别为5μm和8μm,在满足现代枪械钢质零件性能要求下,其耐磨性能与未处理试样相比分别提高了0.7倍和2倍,耐蚀性分别提高了18倍和24倍;均满足现代轻武器零部件的技术指标。经后续寿命试验验证,实弹射击从10000发提高到20000发,且全寿命周期外观颜色不改变。
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