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本文采用经真空感应冶炼的0.30-C-Cr-W高性能新型渗氮轴承钢作为实验材料,研究了各相变温度及对调质处理的作用,调质后基体的物理性能及对使用性能的影响,研究了从回火到渗氮后实验钢心部力学性能变化及强韧化机理,渗氮后渗层的组织结构及性能,渗氮后的旋转弯曲疲劳及断裂机理,渗氮后的摩擦磨损性能及减磨抗磨机理。实验钢的Ac3、Ac1、Ms、Mf温度分别为860℃、810℃、415℃、220℃,经过870℃淬火后可完全得到马氏体组织。调质态实验钢的弹性模量、热膨胀系数显示,实验钢具有良好的在力、热作用下保持尺寸稳定性的能力,磁学性能显示调质态实验钢具有较高的饱和磁感应强度和较低的矫顽力,属于软磁,易于去磁。渗氮后的实验钢其晶粒、位错、合金元素的固溶、第二相对屈服强度的贡献分别为221MPa、147MPa、251MPa、424MPa,其中第二相对屈服的贡献主要是细小弥散的M3C的作用。从调质到渗氮后,实验钢心部发生铁素体宽化和位错密度、合金元素固溶量的下降是塑韧性提高的主要原因;位错密度、合金元素的固溶量下降是硬度下降的主要原因。渗氮后的化合物层是纳米VN增强γ`-Fe4N组成的复合相,扩散层以NV和M3C增强,化合物层和扩散层相互镶嵌,结合良好。实验钢渗氮后的旋转弯曲疲劳的疲劳强度为850MPa,断裂方式为夹杂起裂和表面缺陷起裂。提高渗层的应力及组织均匀性可在850MPa的条件下,使寿命在104~106的基础上提高2~3个数量级;夹杂尺寸降低到20.75μm以下,可使寿命在106~107的基础上提高1~2个数量级。渗氮后渗层可有效的降低摩擦系数,对辊摩擦磨损表明:不管是否有润滑条件,渗层的存在可使摩擦系数降低28%~54%。渗层有利于储油,分散渗层间的滑动摩擦,降低卡咬合的作用。