9310滲碳軸承鋼表面強流脈沖電子束合金化研究.pdf

1、本文采用強流脈沖電子束技術(shù),結(jié)合磁控濺射沉積技術(shù)和多弧離子鍍技術(shù),在SAE9310滲碳軸承鋼表面進行了電子束融覆合金化處理,合金元素選用Ti、TiWTaNb、Zr等。采用光學(xué)顯微鏡(OM)、掃描電鏡(SEM)、X射線衍射(XRD)、摩擦磨損實驗、極化曲線等測試手段對獲得的合金化表層的形貌、顯微組織及性能進行了研究,并探索合金化層的形成機理。
　　通過觀察合金化層的表面及截面形貌可知,電子束的能量密度和輻照次數(shù)對表面形貌影響較大。在

2、3J/cm2的電子束能量密度作用下,主要發(fā)生表面沉積合金元素的熔化;在6J/cm2的電子束能量密度作用下,合金元素與基體發(fā)生互熔;在9J/cm2的電子束能量密度作用下,合金元素多數(shù)氣化揮發(fā)。輻照次數(shù)達到30~50次時,表面逐漸平整,但是仍然有凹坑狀的典型形貌。合金層截面厚度僅僅與能量密度有關(guān)。
　　由于電子束的輻照作用,使得表層的一部分碳化物噴發(fā);一部分碳元素向深層溶解,使得表層碳元素大量減少,獲得的表面合金層主要以合金元素和Fe

3、的固溶體為主。
　　滑動摩擦實驗過程中,與未處理的滲碳鋼樣品相比,表面合金化之后的樣品與Si3N4陶瓷球的摩擦系數(shù)均發(fā)生明顯變化。原始樣品的摩擦系數(shù)為0.8,經(jīng)過Ti合金化的樣品,摩擦系數(shù)可在0.2維持1000~5000轉(zhuǎn)不等;經(jīng)過TiWTaNb合金化的樣品,摩擦系數(shù)在0.2維持15000轉(zhuǎn),才逐漸過渡到0.8。經(jīng)表面合金化之后的磨損率下降約2/3。磨損方式為粘著磨損和氧化磨損。
　　在極化曲線測試中,除去低輻照次數(shù)下表面缺

4、陷過多的樣品,高輻照次數(shù)下獲得的表面合金化的樣品耐腐蝕性能均有一定程度的提高。在相同輻照次數(shù)下,隨輻照能量密度提高,耐腐蝕性能先降低后提高,其中在3J/cm2的能量密度下輻照30次的條件下,獲得的耐腐蝕性能最好,出現(xiàn)鈍化區(qū),腐蝕電流密度降低一個數(shù)量級;相同能量密度下,耐腐蝕性能隨輻照次數(shù)增加而提高。
　　高能量密度下電子束輻照過程中產(chǎn)生的奧氏體,在575~600℃區(qū)間進行回火處理,回火處理會降低殘余奧氏體,析出碳化物粒子,樣品的表