表面渗铜铈合金钢在干摩擦条件下的摩擦磨损性能

发布时间：2020-02-15 14:51

【摘要】：为提高采煤机滑靴在干摩擦条件下的抗磨损性能,采用双层辉光离子渗金属技术对滑靴用18Cr2Ni4W合金钢表面进行渗铜铈处理,通过环-块摩擦磨损实验机在不同载荷和滑动速率下考察其干摩擦条件下的摩擦学性能,并与45#钢和18Cr2Ni4W合金钢的摩擦学性能和磨损机制进行比较。结果表明:表面渗铜铈的18Cr2Ni4W合金钢在不同载荷和滑动速率条件下表现出最低的摩擦因数和磨损率,45#钢呈现出最高的摩擦因数和磨损率,这表明通过表面渗铜铈改善了18Cr2Ni4W合金钢的减摩抗磨性能;摩擦过程中,45#钢的磨损机制为犁沟和黏着磨损,18Cr2Ni4W合金钢的磨损机制为犁沟和轻微的黏着磨损,表面渗铜铈的18Cr2Ni4W合金钢表现出犁沟和轻微的剥落磨损特征。
【图文】：

谱图,试样表面,谱图

允奔湮?5min。采用扫描电镜(SEM，JSM-5600LV;EDS，Kevex，USA)分析材料的微观结构和磨损表面形貌。用XＲD(PhilipsX’Pert-MＲDX-rayDiffractometer，40kV，30mA，CuKα为激发源)测定试样的相组成。采用MH-5-VM硬度计测试材料的显微硬度，载荷为3N，保压时间为10s，重复测试10次给出平均值。采用失重法测试材料的磨损率，即实验前后试样的质量差。每种测试条件下试样的摩擦磨损实验重复测试3次以确保数值的准确性和重复性，试样的摩擦因数与磨损率数据为3次试验数据的平均值。2实验结果与分析2.1试样微结构分析图1给出了渗铜和铈样品表面的XＲD图谱。可以看出，经表面处理后的18Cr2Ni4W试样主要由Cu、Fe、Ce、NiMnO4、CuCr1.7Mn0.3O4、Cu3WO6和W18O49等相组成。渗层表面含有大量铜是由于部分固溶在基体中的铜析出并且铜源极供给量大而在表面沉积而造成。并且析出的铜与铬、猛、氧元素形成CuCr1.7Mn0.3O4，析出的镍与MnO42－形成NiMnO4。由于部分固溶在基体中的铈析出并且铈的供给量大，同时造成渗金属层含有大量的铈存在。金属单质铜的存在在摩擦过程中起到润滑作用［11］。图1强化试样表面的XＲD谱图Fig1XＲDpatternsofsurfaceofstrengthenedspecimen图2给出了测试试样表面层及次表面层的硬度分布。可知，经表面渗金属处理后的合金试样的表层硬度明显提高，且硬度值随表面层深度的增加而减小，，其硬度值明显高于试样CN和试样C4。在距表面100μm处渗金属合金钢的硬度与未渗金属的合金钢相比基本达到了相同的数值。铜、铈元素在奥氏体中起到明显地固溶强化作用。同时铜铈原子在基体中的固溶度低，导致铜铈原子只分布在奥氏体晶界中，造成表面层中晶界堆垛和层错增多

谱图,维氏硬度,试样

剙u、Fe、Ce、NiMnO4、CuCr1.7Mn0.3O4、Cu3WO6和W18O49等相组成。渗层表面含有大量铜是由于部分固溶在基体中的铜析出并且铜源极供给量大而在表面沉积而造成。并且析出的铜与铬、猛、氧元素形成CuCr1.7Mn0.3O4，析出的镍与MnO42－形成NiMnO4。由于部分固溶在基体中的铈析出并且铈的供给量大，同时造成渗金属层含有大量的铈存在。金属单质铜的存在在摩擦过程中起到润滑作用［11］。图1强化试样表面的XＲD谱图Fig1XＲDpatternsofsurfaceofstrengthenedspecimen图2给出了测试试样表面层及次表面层的硬度分布。可知，经表面渗金属处理后的合金试样的表层硬度明显提高，且硬度值随表面层深度的增加而减小，其硬度值明显高于试样CN和试样C4。在距表面100μm处渗金属合金钢的硬度与未渗金属的合金钢相比基本达到了相同的数值。铜、铈元素在奥氏体中起到明显地固溶强化作用。同时铜铈原子在基体中的固溶度低，导致铜铈原子只分布在奥氏体晶界中，造成表面层中晶界堆垛和层错增多，阻碍了实验中由于高温作用而晶粒长大的现象，细化了晶粒，导致表面层硬度升高［12］。图2试样的维氏硬度分布Fig2Microhardnessdistributionofthetestedspecimens2.2摩擦学性能图3给出了干摩擦条件下不同试样在滑动速率为2015年第12期宣宏斌等:表面渗铜铈合金钢在干摩擦条件下的摩擦磨损性能25

【参考文献】