离子渗硫层的抗擦伤性能及耐磨性研究

采用低温离子渗硫技术在45钢表面形成一定厚度的渗硫层.用销盘试验机在机械油润滑条件下对渗硫表面的抗擦伤性能,减摩及耐磨性能进行了系统研究.采用EDX和AES分析了边界润滑膜的成分.结果表明在低速条件下渗硫层可显著改善钢表面的扰擦伤性能,且具有较好的减摩耐磨作用.在磨损过程中,渗硫层促进了摩擦表面氧化物的形成.厚度适当的渗层可使边界润滑膜中的硫氧比处于最优范围,使表面承载能力提高.同时其对磨面的磨损也有所降低.     

离子渗硫层的抗擦伤性能及耐磨性研究

采用低温离子渗硫技术在４５钢表面形成一定厚度的渗硫层。用销盘试验机在机械油润滑条件下对渗硫表面的抗擦伤性能,减摩及耐磨性能进行了系统研究。采用ＥＤＸ和ＡＥＳ分析了边界润滑膜的成分。结果表明：在低速条件下渗硫层可显著改善钢表面的抗擦伤性能,且具有较好的减摩耐磨作用。在磨损过程中,渗硫层促进了摩擦表面氧化物的形成。厚度适当的渗层可使边界润滑膜中的硫氧比处于最优范围,使表面承载能力提高。同时其对磨面的磨损也有所降低。     

离子渗氮和离子渗硫复合处理表面的摩察学性能

在45钢离子渗氮表面,用低温离子渗硫技术形成具有良好固体润滑作用的渗硫层。采用SEM+EDX和XRD研究了渗层的组织结构。采用销盘式磨损试验机在油润滑条件下对原始、渗氮、渗硫以及渗氮渗硫复合处理表面进行了抗擦伤性能及耐磨性能的系统研究,并采用EDX和AES分析了摩擦表面边界润滑膜的成分。结果表明渗硫和渗氮处理均只能在低速条件下提高表面的抗擦伤性能,而复合处理能在各种速度条件下显著提高抗擦伤性能。复合处理表面的耐磨性也明显优于渗硫和渗氮表面,但其对磨面的磨损却更为严重．甚至高于原始表面。     

基于纳米晶的低温离子渗硫层油润滑条件下摩擦磨损性能

利用预压力滚压技术在堆焊修复层表面制备纳米晶层,用低温离子渗硫技术在纳米晶层表面制备Fe S固体润滑膜。利用CETR-3型多功能摩擦磨损试验机考察油润滑条件下堆焊层表面纳米晶/Fe S复合层的摩擦磨损性能。采用SEM、EDS、XRD和XPS对摩擦磨损前后的硫化层微观组织结构进行分析。结果表明:与原始低温离子渗硫层相比,基于纳米晶的渗硫层厚度增加了40%,硫化层更为密实,基于纳米晶的低温离子渗硫层摩擦因数明显降低,磨损量降低40%左右,承载能力明显提高。耐磨减摩性能提高是纳米晶层作用的结果,基于纳米晶的硫化层硫化物含量较高,Fe S相所占比例较高,高硬度的纳米晶层为表面润滑层起到良好的支撑,对于减摩性能的提高起到积极作用。     

铁基含油轴承材料表面硫化改性及摩擦学性能

为改善边界润滑工况下铁基含油轴承材料的摩擦学性能,采用低温液体渗硫技术在材料表面形成一层固体渗硫层,微观检测渗硫层形貌与成分,并在端面摩擦磨损试验机上进行摩擦学实验,分析其摩擦磨损性能与自润滑机理。结果表明:渗硫层中固体润滑剂的主要成分为FeS,硫化物沿着基体孔道由材料表面向内部扩散,渗硫层的厚度约为15μm;与未硫化材料相比,硫化材料的摩擦因数明显降低,且硫化时间越长,轴承表面渗硫层的减摩性能越好;表面硫化改性后,利用轴承基体多孔含油与表面渗硫层的液固协同润滑作用,其综合摩擦磨损性能比单纯固体润滑或单纯油润滑的减摩性能都要好,边界润滑工况下的抗擦伤、抗咬合性能得到改善。     

GCr15轴承钢低温离子渗硫层的组织与耐磨性能

采用OM、XRD、SEM和UMT摩擦磨损试验机等对不同表面处理后GCr15轴承钢的显微组织和耐磨性能进行了研究。结果表明,相比于碳氮共渗后的GCr15轴承钢,碳氮共渗+低温渗硫后的GCr15轴承钢表面形成了以FeS为主的渗硫层,其微观形貌呈现均匀细小的颗粒状,虽硬度略有下降,但摩擦因数和体积磨损率均明显降低,可显著提高轴承材料表面抗擦伤、抗咬合的能力,从而延长轴承零部件的使用寿命;在磨损过程中,FeS层发生脱落、产生涂抹效应,显著降低了磨粒磨损的程度。通过磨损形貌分析,磨损机制为磨粒磨损和粘着磨损。     

W6Mo5Cr4V2钢离子渗硫层与液体渗硫层的摩擦磨损性能对比

采用离子渗硫和液体渗硫技术分别在W6Mo5Cr4V2钢表面制备渗硫层,采用摩擦磨损试验、磨损表面形貌测量和EDS分析了两种渗硫层的摩擦磨损性能、磨痕形貌、磨损程度和渗层S含量的变化,并通过运转考核试验,从外观、尺寸检测和微观磨损形貌综合对比了离子渗硫件和液体渗硫件的稳定性和可靠性。结果表明,离子渗硫层的摩擦因数、寿命、磨痕最大深度、磨损面积和渗层中S含量等均等同或优于液体渗硫层。运转考核试验结果表明,离子渗硫和液体渗硫均可满足工件使用需要。     

离子渗氮和离子渗硫复合处理表面的摩擦学性能

在４５钢离子渗氮表面,用低温郭了渗硫技术形成具有良好固体润滑作用的渗硫层。采用ＳＥＭ＋ＥＤＸ和ＸＲＤ研究了渗层的组织结构,采用销盘式磨损试验机在油润滑条件下,对原始、渗氮、渗硫以及渗氮渗硫复合处理表面进行了抗擦伤性能及耐磨性能的系统研究。并采用ＥＤＸ和ＡＥＳ分析了摩擦表面边界润滑膜的成分。结果表明：渗硫和渗氮处理均只能在低还条件下提高表面的抗擦伤性能。而复合处理能在各种速度条件下显著提高抗擦伤     

金属钼层表面渗硫层的表征与减摩耐磨性能研究

对厚约3pm的金属钼薄膜进行低温离子渗硫处理，得到了单质金属钼与固体润滑剂二硫化钼（MoS2）共存的复合固体润滑渗硫层。利用SEM和EDX分析了复合渗硫层表面、截面及磨损面的形貌及成分分布，用XPS分析了复合渗硫层表面化合价态，用纳米压痕仪测定了复合渗硫层的硬度及弹性模量。摩擦磨损实验表明，该渗硫层是一种非常理想的摩擦表面，具有优异的减摩耐磨抗擦伤性能。离子渗硫技术为原位合成固体润滑剂MoS2提供了一种新方法。     

5CrNiMo模具钢低温渗硫热处理的磨损性能研究

主要研究了采用低温渗硫工艺处理后的5CrNiMo模具钢的磨损性能。通过采用离子化学热处理炉对模具钢进行渗硫处理,获得了厚度为15μm左右的渗硫层;通过采用球盘摩擦磨损试验对渗硫层的磨损性能进行了分析研究;利用扫描电镜(SEM)观察了渗硫层的微观形貌特点;采用X射线衍射仪(XRD)分析了渗硫层的相结构特征。试验结果表明:通过渗硫处理后的5CrNiMo模具钢的磨损性能获得了明显提高。     

Microstructure and vacuum tribological properties of 1Cr18Ni9Ti steel with combined surface treatments

A sulfide film was fabricated on the nanocrystalline layer of 1Cr18Ni9Ti stainless steel by a two-step method of supersonic fine particles bombarding (SFPB) and low temperature ion sulfurization treatments. The microstructure and mechanical properties of the nanocrystallized surface and the sulfide film were characterized by X-ray diffraction, transmission electron microscopy, scanning electron microscopy (equipped with EDS), augur energy spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscope, and nano-indenter. The tribological behaviour of the treated (after SFPB and sulfurizing treatments) 1Cr18Ni9Ti steel in vacuum was investigated on a ball-on-disk tribometer. The results showed that, randomly oriented equiaxial nanograins with the mean grain size less than 30 nm were formed in the top surface layer of the SFPB treated sample, and a compact and uniform sulfide film mainly composed of FeS was obtained after the succedent sulfurizing treatment. Compared to the original 1Cr18Ni9Ti steel, the treated surface revealed lower friction coefficient and better wear resistance in vacuum, and the variation of tribological properties with atmospheric pressure of the treated samples was not significant. The dominant wear mechanisms of the treated 1Cr18Ni9Ti in vacuum were abrasive wear and fatigue wear.     

光纤激光淬火对凸轮用45钢表面磨损性能的影响

为了提升凸轮表面耐磨性,采用YLS-4000型光纤激光器通过不同的激光功率对基体材料45钢表面进行激光淬火。通过SEM观察激光淬火前后材料表面和界面形貌,金相显微镜观察组织形貌,通过HVS-1000A型显微硬度仪测试了试样表面硬度,并测试了试样的摩擦因数和磨损形貌。结果表明:淬火层界面显微组织为淬火马氏体及少量残余奥氏体,在激光功率1 000~1 800 W时分别获得淬硬层深度为0.3~0.8mm的单道热影响区;淬硬层硬度分布基本均匀,平均硬度约为547~765HV,比基体硬度提高了2~3倍,激光淬火后组织细化和形成大量马氏体是硬度提高的主要原因;在一定激光功率范围内(1 200~1 800 W),激光淬硬层的抗磨损性能比基体有较大的提升,且当激光功率为1 600 W时能获得最佳的磨损性能。     

室温盐液渗硫

介绍了室温盐液渗硫新工艺，采用SBR系列硫化液对淬火45钢表面进行了室温硫化处理，借助SEM、EDAX和XRD研究了渗硫层的结构和形貌，分析了渗硫层显微硬度的分布。结果表明，室浊盐液渗硫层呈片状结构，主要由FeS相组成，其硬度仅为63HV；适当调整硫化盐液浓度将有利于提高渗速，一般经（0.5-1)h处理可获得10μm左右厚度的渗硫层。     

Characterization and tribological properties of composite 3Cr13/FeS layer

The 3Cr13 coating was prepared on the surface of 1045 steel by high velocity arc spraying method, and then treated by low temperature ion sulfuration to obtain the solid lubrication composite 3Cr13/FeS layer. SEM was used to observe the surface, cross-section and worn scar morphologies. XRD was utilized to analyze the phase structure. X-ray stress determinator was utilized to measure its residual stress. The nano-hardness and elastic modulus of composite 3Cr13/FeS layer were surveyed by the nano-indentation tester. The tribological properties were investigated on a ball-on-disk wear tester under dry and oil lubrication conditions. The results showed that the friction coefficient and wear scar depth of the composite 3Cr13/FeS layer were always lower than those of FeS film and 1045 steel under dry and oil lubrication conditions. Therefore the composite 3Cr13/FeS layer had excellent Friction-reduction and anti-wear properties.     

缸套内壁激光渗硫复合层的组织与抗高温磨损性能

针对大功率密度柴油机缸套高温磨损失效问题,利用低温离子渗硫技术在42MnCr52钢激光淬火表面制备了渗硫层,采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、纳米硬度仪、划痕仪和台架试验装置分析了复合层的形貌组成、组织结构、力学性能与高温磨损性能。结果表明,复合层表面疏松多孔,其相组成主要为FeS,厚度约为5μm,与基底结合紧密。在发动机台架试验条件下,激光渗硫复合处理能降低缸套的磨损量,同时减轻了对磨活塞环的磨损,其主要原因是复合层表面的固体润滑硫化物有效抑制了高温粘着磨损和磨粒磨损,改善了缸套/活塞环摩擦副表面的匹配性能,使缸套的抗高温磨损性能得到提高。     

17-4PH不锈钢激光气体渗氮层显微组织与摩擦学性能

目的 提高17-4PH马氏体沉淀硬化不锈钢的表面硬度及耐磨性。方法 采用光纤激光器对17-4PH不锈钢进行激光气体氮化,采用不同激光功率在其表面制备渗氮层。利用光学显微镜(OM)、电子扫描显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)等设备分析渗氮层的显微组织和相组成;借助显微硬度仪测试渗氮层截面深度方向的硬度;采用多功能摩擦磨损试验机测试基体、渗氮层的摩擦学性能,并通过SEM分析磨痕形貌,揭示基体与渗氮层的磨损机制。结果 在渗氮前样品组织为回火马氏体,经激光渗氮后样品表面形成了由板条马氏体组成的熔化区和回火马氏体组成的热影响区构成的渗氮层。经渗氮后,样品的硬度均得到提高。在激光功率3 000 W下,渗氮层的表面硬度最高,达到了415HV0.2,约是基体硬度的1.2倍,渗氮层的硬度随着深度的增加呈下降趋势,在深度为2.6 mm处其硬度与基体一致。在回火马氏体向板条马氏体转变的相变强化,以及氮原子(以固溶方式进入基体)的固溶强化作用下,提高了渗氮层的硬度。经渗氮后,样品的摩擦因数均高于基体,但渗氮后其磨损量相较于基体有所减少,在激光功率3 000 W下,其磨损体积最小,相较于基体减少了62%。在激光功率2 500 W下马氏体转变不完全,在激光功率3 500 W下渗氮层出现了裂纹,都降低了渗氮层的硬度,其耐磨性也随之减小,且都略低于在3 000 W下。磨损机制由渗氮前的以黏着磨损为主,转变为渗氮后的以磨粒磨损为主。结论 在17-4PH马氏体沉淀硬化不锈钢表面进行激光渗氮后,其表面硬度和耐磨性均得到提高,在激光功率3 000 W下制备的渗氮层具有较高的表面硬度和优异的耐磨性。     

Microstructure and wear resistance of Fe-based and Co-based coating of AISI H13

Fe-based and Co-based cladding layers were prepared on the surface of AISI H13 hot die steel by laser cladding technology. The microstructure, hardness and abrasion resistance of the two cladding layers were studied by means of optical microscope, scanning electron microscope, rockwell hardness tester, and high temperature friction and wear tester. Also, the red hardness of the cladding layers was measured, after holding the layers at 600 ℃ for 1 hour by muffle furnace and repeated 4 times. The rockwell hardness values of the substrate, the Fe-based and the Co-based alloy coating measured were HRC 47, HRC 52 and HRC 48, respectively. The red hardness values of the substrate and the Fe-based cladding layer were decreased, while that of the Co-based cladding layer was increased. The Co-based cladding layer has the minimal wear loss weight and friction coefficient among them. The wear mechanisms of the substrate, the Fe-based layer and the Cobased layer attribute mainly to abrasive wear, adhesion wear, and both of them, respectively.