42MnCr52软氮化固体润滑层制备工艺优化与性能研究

作     者：赵海山 

作者单位：哈尔滨工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王国峰

授予年度：2015年

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 080703[工学-动力机械及工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：42Mn Cr52 软氮化 工艺优化 性能研究 

摘      要：离子软氮化这样的一门技术是一项关于化学热处理的工艺,与纯氨离子氮化和气体软氮化相比具有表面硬度高、总渗层厚、处理时间较短、不会产生HCN有毒气体及其它的一些优点,是当前能够将碳钢离子氮化效果达到很好的改善,使合金钢和铸铁离子氮化速度得到很好的促进,同时提高工件表面硬度和硬化深度并能够将生产周期缩短的有效途径。课题以在发动机缸套的制造生产中常用的42Mn Cr52材料为研究对象,调整不同的工艺参数,通过软氮化处理制备了综合性能(渗层厚度、抗热疲劳性和耐高温磨损性能等)优良的渗层,运用SEM、EDS、XRD等分析手段,对试样进行了形貌与成分分析及相结构分析;运用金相显微镜、XPS、AES分析手段,对软氮化渗层的厚度、元素进行了分析;运用显微硬度计、纳米压痕仪和X射线应力测定仪等分析手段,对渗层的结合强度、硬度、应力等进行了分析测试。开展了干摩擦和油润滑条件下的摩擦磨损试验,对软氮化渗层的减摩、耐磨与抗划伤性能进行了定量分析。优化了42Mn Cr52软氮化固体润滑层的制备工艺,揭示了软氮化固体润滑层在基体表面的形成过程,并进行了软氮化反应过程的热力学理论分析,结果表明氮碳化合物的生成反应可以自发进行。在干摩擦实验情况和油润滑实验条件下的摩擦磨损试验表明,在不同的摩擦频率、载荷、摩擦温度等条件下,软氮化固体润滑层表面比未渗表面的摩擦因数都有不同程度的降低,特别是在较高载荷(200 N)或较高频率(50 Hz)或较高温度(150oC)时,软氮化固体润滑层表面更能体现出良好的减摩、耐磨与抗划伤性能。