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抽油杆的磨损失效问题,对我国油气资源开采时的安全、效率和成本造成了重要影响。为提高抽油杆表面的硬度和耐磨损性能,延长其服役寿命,运用高频感应熔覆技术在抽油杆用钢35CrMo表面制备TiC/Ni复合涂层。由于涂层本身的缺陷问题以及加热工艺造成的不平衡组织,涂层成分不均匀、组织不稳定,从而导致性能的不稳定。因此,本课题对高频感应熔覆TiC/Ni复合涂层进行固溶、时效处理,通过研究不同热处理工艺参数下涂层的显微组织与力学性能,优选出最佳的固溶、时效热处理工艺。利用优选的热处理工艺参数,对基材35CrMo进行热处理,验证基材经一定条件的热处理后是否满足H级抽油杆的标准。借助光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)对热处理后涂层的微观结构和物相进行分析,利用维氏硬度计表征涂层的微观硬度,并通过摩擦磨损试验和磨损形貌分析涂层的耐磨损性能。采用标准拉伸试验、洛氏硬度试验,评价热处理后35CrMo合金钢的力学性能。结果表明:(1)利用高频感应熔覆技术可成功在35CrMo合金钢表面制备TiC/Ni复合涂层,涂层组织致密、成形良好,有少量气孔,与基体达到冶金结合。涂层主要由γ-Ni固溶体、Ni3Fe、Ni3Si和Ni3B共晶组织以及硬质相Cr23C6、CrB和TiC组成,硬度较基体提高了 1.3倍。(2)经固溶处理后,涂层与基材结合面处成分更均匀,涂层的主要物相为:γ-Ni、Ni3Fe、Cr23C6、CrB、TiC、SiB6、NiCr204和Fe203。涂层的显微硬度随固溶处理温度的升高呈下降-上升-下降的趋势,耐磨损性能随固溶处理温度的升高呈先升高后下降的趋势。当固溶处理温度为950℃时,涂层拥有最高的硬度和最好的耐磨损性能。涂层的磨损机理主要为脆性断裂、粘着磨损以及硬质相剥落导致的磨粒磨损。(3)时效处理后涂层组织更加均匀致密,其显微组织主要为γ-Ni固溶体,Ni3Si和Ni4B3共晶组织,纳米级碳化物(Fe,Ni)23C6,TiC、SiB6等硬质颗粒,Cr23C6和Cr2B硬质相,以及Fe-Cr系δ相颗粒。适当的时效温度和时效时间可明显提高涂层的硬度和耐磨损性能。510℃时效8h和540℃时效4h后的涂层,其硬度约为35CrMo基体的4.2倍,磨损量较35CrMo基体材料分别减少了 62.2%和61.5%。涂层的磨损机理由脆性断裂、粘着磨损和磨粒磨损逐渐转变为仅有粘着磨损和磨粒磨损。(4)选用能获得涂层最优性能的热处理工艺参数,不会显著降低基材35CrMo合金钢的力学性能,其抗拉强度、屈服强度、伸长率和心部硬度均能达到SY/T 5550-2012《空心抽油杆》中H级抽油杆的标准。