M50NiL鋼等離子體稀土滲氮-氮碳共滲層組織結構與性能研究.pdf

1、本文以高端裝備傳動件軸承、齒輪應用為背景,探索M50NiL鋼等離子體稀土滲氮和氮碳共滲層組織結構和性能,以期獲得較佳的共滲工藝。研究了純鑭滲氮層組織結構與性能,分析了純鑭與氮的相互作用機制。給出了稀土氮碳共滲的正交工藝設計及不同氫氮比-層厚、不同稀土添加量-層厚的回歸預報結果。研究了稀土在氮碳共滲中的作用,稀土氮碳共滲層不同層深處的組織結構與力學性能,分析了不同溫度、氮氫比及稀土氮碳共滲動力學條件下稀土氮碳共滲層的組織結構與力學性能。采

2、用 OM、XRD、SEM和EDS對共滲層組織結構、表面及磨痕形貌、磨痕元素成分進行觀察、分析;對稀土氮碳共滲層梯度硬度分布、摩擦磨損性能進行測試、分析。
　　研究結果表明純鑭與氮的作用為相互吸引,稀土純鑭能夠降低表面氮濃度,起到平緩滲層梯度硬度分布及調控相結構的作用。稀土氮碳共滲實驗表明稀土能夠提高共滲層表面碳原子濃度,使氮碳共滲層厚度提高14％,并且促進共滲層表面γ'-Fe4N相的生成。同時稀土能夠使氮碳共滲層的磨損率降低6.8

3、3%,使磨損機制由嚴重的磨粒磨損轉變?yōu)檩p微的磨粒磨損。M50NiL鋼共滲層剝層實驗結果表明氮碳共滲層表面相結構為α'N,γ'-Fe4N及ε-Fe2-3N相,距表面12μm、65μm處為單一的含氮馬氏體α’N相,距表面100μm處為基體馬氏體α'-Fe相。距表面12μm處的磨損率最低為2.466×10-5 mm3/Nm,磨損機制為輕微的粘著磨損。不同溫度對稀土氮碳共滲層的影響結果表明540℃處理后的鋼件基體未出現(xiàn)過時效,共滲層厚度相比于4

4、60℃提高了133%,摩擦系數(shù)由460℃時的0.45降低至540℃處理的0.38。磨損率由460℃處理后5.556×10-5mm3/Nm降低至540℃處理的3.484×10-5mm3/Nm,降幅為59.5%。不同氮氫比對稀土氮碳共滲層的影響結果表明氮氫比為2:2時共滲層厚度比氮氫比為2:4時提高14%,摩擦系數(shù)由0.53降低至0.47。稀土氮碳共滲層動力學結果表明共滲層表面氮碳化物由細小彌散到均勻致密再到最后的結節(jié)狀團簇的生成。共滲層耐