低碳钢磨损行为研究概述.pdf

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1、民蕾科技2015年第8期科技论坛低碳钢磨损行为研究概述武丹(沈阳工学院，辽宁抚顺113112)摘要：低碳钢因表面磨损失效限制了其作为工程结构件的推广和使用。综述了国内外提高低碳钢表面耐磨性的研究成果，归纳总结出常见的四种方法，即表面纳米化、表面激光熔覆、等离子表面合金化、表面化学热处理。关键词：低碳钢；表面耐磨性；表面纳米化；表面激光熔覆低碳钢因其易于加工而广泛用于制造建筑构件、压力容器辊道成超硬耐磨渗镀层，可以显著提高材料的耐学性。双层辉光等离子表辊、土壤耕作部件等结构件。但在使用中发现，磨损成为了低碳钢结构面合金化技

2、术，可以在Q235钢表面形成了超硬耐磨的TiN渗镀层。件的主要失效形式，从而导致工作效率降低、作业质量下降、生产危险经实验研究发现，在室温干滑动磨损试验条件下，TiN渗镀层磨损表系数增大等。因此，近些年国内外的—些学者对低碳钢的摩擦磨损性面光滑平整，没有出现犁沟变形及黏着磨损痕迹，摩擦系数较低，表现能进行了研究，寻求提高低碳钢耐磨『生的方法，概况起来主要有以下出优异的耐磨性。其耐磨性是未处理的Q235钢试样的7．81倍，是四类。T10钢淬火+回火试样的5．625倍，较3Cr13不锈钢渗氮试样提高了1表面纳米化7倍。利用双

3、层辉光离子渗金属技术口，也可以在Q235钢表面进行据研究，材料在使用过程中出现的各种破坏多数隋况是从材料Mo—cr共渗，随后进行超饱和渗碳、淬火及回火符合处理。制备出的表的表面开始或受材料表面性能的控制。如能在材料的表面制备出纳面合金化层厚度为lOOm以上，含M0量为20％以上，含cr量10％米结构层，就可以利用纳米材料的优异性能显著提高材料的整体陛左右，超饱和渗碳表面含碳量在2％以上。经实验研究，其摩擦因数平能，即表面纳米化。与其他纳米材料的制备方法不同的是表面纳米化均为0．1，平均相对耐磨f生是GCr15渗碳淬火钢的

4、2225倍。只需要一些常规的表面加工技术即可实现，如超声喷丸、高能喷丸和4表面化学热处理表面机械研磨等。太原理工大学的史美霞等人口，采用表面机械研磨的表面化学热处理技术是将工件置于化学介质中，通过加热、保温方法对Q235低碳钢板材进行了表面处理，形成了25m厚度的具和冷却过程使介质中的某些元素渗入到工件的表层，以改变工件表层有纳米晶粒结构的表层。通过实验发现，表面纳米化表面层的的化学成分和组织，提高表层性能。该工艺简单、成本较低，常见有渗显微硬度提高了三倍以上，在载荷为15～75N条件下，摩擦系数明显氮、渗碳和碳氮共渗等

5、几种形式。在盐溶液中，利用激光对20钢表面降低，磨损量也降低很多。经分析认为，正是因为表面经机械研磨处理进行渗碳、渗硅和相变硬化处理。经研究表明，20钢在盐溶液中激光后，形成了具有高强度和高硬度的纳米晶层，致使磨粒压力表面的深渗碳、渗硅后，使材料表面的碳、硅含量增加2倍，渗层厚度为度减小，表面运动阻力减小，因此摩擦系数及磨损量降低。0．6～0．7mm，主要由马氏体和贝氏体组成，试样表面硬度提高到原试样中科院金属研究所的卢柯等人，同样采用了表面机械研磨的方的2．53倍，耐磨I生可达到处理前的4～7．5倍。为改善耕作部件工作

6、法对Q215低碳钢板材进行了表面处理，在样品表面形成了厚度为时的耐磨性能，延长使用寿舌，对20钢表面进行了渗碳以及淬火和20nl，晶粒尺寸为10—20nm的表层。经摩擦磨损实验发现，表面纳低温回火处理。结果表明，2O钢渗碳后经过淬火和回火获得了与基体米化后的磨损量最低时只有原始样品的1／3—2／3。经分析认为，在载荷结合良好的表面耐磨层，组织为回火马氏体，耐磨性能是不处理试样低于6N时，磨损主要以磨粒磨损为主，由于样品表层形成了纳米晶，的5倍。低碳钢在工程结构中应用十分普遍，其耐磨I生的好坏直接影具有较高的强度和硬度，因

7、而，磨粒压力表层的深度较小，表面运动阻响着产品的质量。国外研究人员为此进行了大量的研究，主要通过表力较小，因此纳米化后的样品摩擦系数及磨粒磨损造成的磨损量小。面纳米化、表面激光熔覆、等离子表面合金化和表面化学热处理等方2表面激光熔覆法。本文通过对相关研究的综述，介绍了四种提高低碳钢表面耐磨胜激光熔覆是新兴的表面改『生技术，是利用高能密度的激光束使的方法，以供相关研究人员进一步研究借鉴。表面添加的熔覆材料与基材表面薄层一起熔凝的方法。如在激光熔覆参考文献的基础上，再利用大功率、超高速激光进行重熔，可以在熔覆层中形成【I】王

8、镇波，雍兴平，等．表面纳米化对低碳钢摩擦磨损性能的影响叨．非晶相，可显著提高材料的耐磨性，获得优良的耐腐蚀性能。如wu金属学报，2001(12)：1251—1255．和HONG等人口，在45钢基体匕激光熔覆大厚度的Feco。Ni8Zhosi『2]史美霞，杜华云，等．表面纳米化对低磁钢在干摩擦条件下摩擦磨B，非晶复合涂