【电力机械】离子氮化层组织与磨料磨损的研究.pdf

予氮化层组织与料损的究
王振煥.苑承生
东北工学院)
近年来人们广泛地应用离子氮化法来提高工件的射性。但退离子氮化可以形成
种化层:普通氮化层(e-Y+扩散层)、软氮化展(ε+扩散层)、韧性氯化属(+
扩散层)和高韧性氮化层(只有扩散层而无化合层)、究覽酆一种氮化层组织最耐磨
呢?行什么共同规律没有?这是大家都很关心的阿题。因为直鴷日前为止.,我们还没有
看到这方面的系统数据和资料。
本试验采用两段法获得了40Cr、35CrMc和38CrMA1Δ钢的初性氯化层和高初性氮
化尽,比较了普通氮化层、初性氮化层和高初性氮化层的膳料蘑损抗方,对磨料磨损
的影响困素进行了分析、得出一些很有意义的黠论。
试验方法和结果
试验条件
试验用离子氮化炉,直流电压~1000伏,直流电流0~30安,LC振荡灭孤。
真空度10-2モ。炉压采用麦氏空表测量。温度采用铠装热电偶模拟冽温头和目相
配合进行测温。工作气体NH8、H2和Ax在入炉前均用紛笔头和变色硅胶净化。
2.试验材料
将40Cr、35CrMa和38 CRMAA1园钢锻造、调质和机加工,制成25×25x5mm的金
相试样,12×120x8mm的弯曲试样和75x25x20mm的磨损试梯。表画光沽度均为va。
3.试验方案及结果
氮化工艺如图1~图4所示。试验过程中用X射线衍射仪检查试样表面的相結构变
化。为了便于比较,衛射参数一律用34KV,10mA,C.純Ka和铁滤片。
各种氮化层的组织如图5所示。各种氮化层中的脉状组织分布,如图6所示。各种
斂化层中的显微硬度分布如7所示。
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图140Cr和35CrMo制牲氮化层的形成过程
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图238 CRMEA!韌性氮化层的形成过程
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图840Cx和35CrMo高劃性氮化层的形成过程
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图438 Criaa]高朝性化层的形成过程
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图各种离子氯化层中的版状組藏苏打三苯函腐使135x
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?7各种氮化层中的硬度分布
各种気化层的切性如表1所示。△K是化层受载弯曲时产生第一条徽裂紋前所经
历的望性位移,用声发射技术可准确测得这一数值。用ΔK可定量地比较各种氮化层的初
性,AK大者其韧性比较高。Pェ是氮化层产生微裂纹前所能承受的最大载荷。表1中所
列出的每一个数值均是同组的六个试样的平均值。
1
鲁种氮化层的韧性和所能承受的最大戴荷
材料及化层种类
△K(mm
40
普通氮化层
0.071
G04
40Cr性化层
0.?85
?730
高颠代层
0I3
3CrMo通氮色层
35CrMo性氮亿层
0.047
2371
3c高性化
0,G51
各种氮化层的廢料蘑损抗力,如图8所示。它是根据表2的实验数据绘訶的。
实验装置如图9所示。蘑轮用橡胶制成,70,外緣线速度为100米/分。料采用松
数硅砂,其粒度为40~70日。載荷为15kg。试验时试样所受正压力约为3kg/em。磨
损量用称量法测定。
讨论
1.化层组织与磨料麼损
对同一种材质,在摩擦初期(前十分钟),普通氮化层最耐磨,韧性氮化层次之,
高韧性氮化层最差。这表明化令物层的抗作用是很大的,并且e相比'相更耐磨。
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絕对氮
35C. Mo
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克、层,避1性性普通性高朝普通朝性高性
擦
时問
氮化层氮化层纸化层窳化层氮化层氮化层氮花层気化层氮化展
第1分「0.0137、0.2280.6450.2380.02260.04950.0380.61040.01E
第5分「0.0540.1160,1430,920.10160.12510.0140.680.08
第10か10.1950.20790.20.1480.3210,2:2011901160.158
第15分
29530,36700.275310,26970.30300.214.205
48
第20分筮『0,4氧220,385840.478610,303.35890.3900.29750.27,8295
第25分鉱i0.52270,4810.58950.47%19,4630,49558,377%0.35370,41f
第30分鑲
0.57800,5310.58720.46260.43470.402
第35分鐮?,73760.660110-804?0.6864、0,62580,68910,54620.51820,5730
第40分鐘
0,79910.72570,7940.4770.60790。6810
第45分鐘10.97280.3201.02640.910.2310.8989?0.75420.70490.245
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图9磨科蘑珷斅蹬示惡?
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图8各种离子氮化层的磨料膪損抗力