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氮化激光淬火对18Cr2Ni4WA钢抗微动磨损的影响

2013-07-15 09:04
Timeless落尘
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  微动是发生在接触表面上极小振幅的运动,微动磨损是微动损伤的主要形式之一。微动磨损现象在机械行业、航天航空、电力工业、交通运输等领域非常普遍。提高零件表面硬度可以在一定条件下减少零件的微动磨损。实验发现45钢经不同表面处理后均能不同程度地提高抗微动磨损性能,其中氮化比原始状态的45钢提高了约3倍。18Cr2Ni4WA低合金钢具有良好的力学性能,热处理后抗拉强度可达1080MPa,屈服强度为930MPa,伸长率约为11%,冲击吸收功为78J,经常应用于性能要求高、处于振动和噪声的工作环境中,很容易产生微动损伤。为了提高18Cr2Ni4WA钢零件的可靠性,对其微动磨损及防护进行研究是十分必要的。近年来激光淬火得到广泛应用。然而针对氮化激光复合处理对18Cr2Ni4WA钢抗微动磨损性能的影响鲜有报道。本文针对氮化激光复合处理对18Cr2Ni4WA抗微动磨损性能的影响进行了研究。

  实验材料为18Cr2Ni4WA钢,对试样分别进行渗氮+激光表面淬火和正火+高温回火两种热处理。渗氮+激光表面淬火复合处理工艺为:900℃×1h空冷→650℃×3h→900℃×1h油淬→580℃×1.5h→520℃×20h渗氮→540℃×20h渗氮→激光表面淬火(激光功率1600W,扫描速度250mm/min,光斑尺寸10mm×2mm),处理后表面维氏硬度约为780HV;正火+高温回火处理工艺为:900℃×1h空冷→650℃×3h,处理后维氏硬度约为280HV。对偶件用Optimol公司提供的GCr15钢球,直径为10mm,硬度62~63HRC。为了研究氮化激光复合处理对18Cr2Ni4WA钢抗微动磨损性能的影响,分别探讨了载荷和振幅对微动磨损体积的影响。实验选用点接触形式在SRVⅣ微动磨损实验机上进行,实验条件为:室温、无润滑,载荷分别为50、100和200N(振幅100μm,频率80Hz,时间60min);振幅分别为100、150和200μm(载荷200N、频率80Hz、时间60min)。

  氮化激光复合处理试样的表面硬度约为780HV,抗微动能力约为正火+高温回火处理试样的3.3倍左右,可用于提高零件抗微动磨损性能;微动磨损体积随着载荷和振幅的增加而增大,磨损机理主要为粘着磨损和磨粒磨损。

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