【电力机械】高温气体软氮化对灰铸铁耐磨性的影响.pdf

高溋气体软氮化对灰铸铁
耐麾性的影响
孙一唐陈汞潭洧患祥(古林工业大学
气体软気化广泛应用于钢的表面强化,但到目前为止,在灰铸铁上的应用还较少
其原因主要是渗层薄、硬度梯度大。
本试验的目的是试图用高温气体软氮化-』方法増加灰铁有效硬化层博度提
高灰踌铁的蘑性。
验方法
试验材料选用骖光体基体的锈铁H20-40。
软氮化在RJ-90-9T井式炉中进行。采用通氨滴乙醇泔和氧氨法。软氮化温度为
570°C、620°C、656°C、730°Cy保温3小时。軟氮化后油冷。
磨损试验分别在 Skoda- Savin磨损试验机和MM-20磨损试验机上进行。
skoda- Savin试验机的轮为硬质合金(300X2.5mm);试验压力15公斤,转
780转/分总转数30转,冷却介质为0.5%K2C-0蒸馏水溶液。
,MM-200试验机用长方形试样(50X30×10mm)固定不动。对磨圆试样(50
10m)表面镀硬铬,干摩擦,載荷10公斤,转速400转/分、总转数4万转。
试榉磨前均用金相秒纸擦光,干擦前用汽油请洗。
试验结果和讨论
试样软氮化后的渗层深度、硬度及相对耐磨性如下表所示。
层
深
表面硬度
椢对耐磨性
軟氮化工艺
化合物MxさモM扩「M10g:在 skoda-srin上在M-200上
氮醇5~8
95~10?682~g46
2.56
570C
氧氨7~10
95~10566~946
2.516~2,874し1.657~1.970
620“C「氬毁5~9
105~11528~674
2.597
氨醇:9~1120~25110~120484~E20
850°C
氧氨:10~16122~30105~115526~673,205~3,493
1,665~1,934
3.73)
730C「氨醇」4~6:26~32(95~1t0?283~360
(4.634)
未处理灰
0.350
0。617
m”
鉄
1.00B
1.000
法.活易内为280C×2小回火后的相对耐磨性。
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从磨损试验结果可以看出,凡经软氮化处理的灰铸铁试样的爾蘑性均显菪高于未处
理的灰铸铁和硼锝铁试样。在 Skoda- Savin试验机上软氮化试样比未处理灰铸铁试样的
爾磨性高6~10倍。比硼铸铁试样高1.5~3.5倍;在MM-200试验机上软鋮化试样比
未处理灰铸铁试样高1.5~4倍,比硼铸铁试样高0。6~2倍。
从磨损试验结果还可以看出,随蒼软氮化温度的提高。试样的酎磨性提高,特别
是650°C和730C软氮化再经280°C回火的试样具有很高的爾磨性。爾性的这种规
律性的变化显然与不同工艺氮化后的组织结构特点有关。
灰锘铁软氮化渗层的特点
(1)灰铸铁软氮化后,无论化合物层还是扩散层都比钢的薄、在570°C软氮化时,
一般仅为碳钢的一半,这一点与资料4)上的结果基本
是一致的
氮的扩散能力取决于材料的化学成份、组织结构和
处理温度。在灰铸铁中不仅含有较多的礎及砫、锰等
合金元素,而且还分布着大量的片状石墨3、碳原子的存
在占据了晶格中的空隙位置。含碳量越高,占据的空隙
位置越多氮原子在晶格间隙中移动的阻力牠就越大,
使扩散系数减小。硅、锰等合金元素的加入会引起晶格
畸变,有的还会形成合金氮化物如SiaM等「5-),这
图1石璗片对氮的阻些都不同程度地阻碍氮的扩散。石盛片的阻碍作用更
挡作用亚硒酸浸蝕,400×大,如图1所示,渗入的氮原子被阻挡在石墨片前沿,
使该处的渗层深度明显地减小。
(2)灰铸铁软氮化后表面亚硒酸浸蚀,400×的化合嘞层是不连续的,渗层深度也
不均匀,这显然是石景的影响造成的。我们观到,沿石周边存在着较深的化合物层,这
是由于沿石周围的,基体贫磯,氮在那里较容易扩散,因而促使氮优先沿石晏周边扩散。
磤氮化合物是硬度较高的间隙相化合物,它与其它接触表面无粘合傾向,且具有很低
的摩擦系数和很高的抗伤性能62。在干摩擦试验中。当磨损开始阶段化合物层未磨
穿时,未发现试样表面的材料转移到磨轮上,当化合物层磨穿后则可发现试样材料涂抹
到磨轮上;并且,在化合物层未磨穿町摩擦系数也较小(由0.2逐渐增到0,36,磨到
护散层时由于出现了铸铁的粘着转移。表面变得
粗糙。摩擦系数迅遠上升到0,68而未处運的
6
灰铸铁试样从试验开始就由0.32迅速上升
2.5了0℃ト馅
到0.643死图2。这表期,软氮化后获得的化张
3.650℃聿看蚁比.0?
合物层大大地减小了擦系数和粘着倾向。
4,73oと牧ft
灰铸铁软氮化后不仅表面有化合物层、而且
技数(N·
直到较深处都有沿石聂周边深入的碳氮化合
物,这种高硬度的耐磨的碳氯化合物分布在扩散
图2軟化处驵与摩撩系数关系
层中,大大减小了磨损趋势。因此,灰铸铁软氯化后化合物层虽薄;但仍表现出良好的
耐磨性。
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