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    SAF 2205不銹鋼管滲層摩擦磨損行為分析
    發布者: 發布時間:2020/7/25 閱讀:975

     圖是SAF 2205不銹鋼管在載荷為10N時未滲氮和380~450℃滲氮后的摩擦系數隨時間的變化曲線。未滲氮和380~450℃滲氮試樣的摩擦系數平均值分別為0.67、0.48、0.58、0.48和0.48?梢钥吹轿礉B氮的摩擦系數在前期也較穩定。與AISI 316L、AISI 321和AISI 904L未滲氮的摩擦系數相比,SAF 2205未滲氮試樣的摩擦系數較低,這與SAF 2205不銹鋼管較高的硬度和強度有關。

     

      圖是SAF 2205不銹鋼管在載荷為10N時未滲氮的磨損形貌照片?梢钥吹接姓持p和氧化磨損的特征,比其他三種不銹鋼未滲氮的要平滑。發生氧化磨損是由于SAF 2205的強度好,硬度較其它幾種不銹鋼高,所以未滲氮試樣和滲氮試樣一樣在摩擦前期以氧化磨損為主,摩擦系數比較低且波動小。

     

      圖是SAF 2205不銹鋼管在載荷為10N時380℃~450℃滲氮后的磨損形貌照片?梢钥吹诫S著溫度升高,磨痕寬度變窄,耐磨性提高。在450℃可以看到一些析出物垂直于磨痕分布,這些析出物也提高了耐磨性。

     

      圖是各不銹鋼摩擦磨損后磨痕的寬度圖?梢钥闯,隨著溫度升高磨痕寬度變窄,耐磨性提高。載荷為10N的曲線分為兩個階段,第一階段是從未滲氮到380℃滲氮,磨痕寬度急劇下降(從1000~1400μm降至400~500μm,幾乎為未處理態的1/3),說明耐磨性顯著提升,這主要是由于S相的強化效果。第二階段是從380℃到450℃,此時繼續提高滲氮溫度,滲層析出物增多,滲層厚度和硬度提高,磨痕寬度有所下降,但下降緩慢。載荷為20N的曲線也分兩個階段,從未滲氮到420℃滲氮,隨著滲氮溫度升高,磨痕寬度下降較緩。這是因為此時載荷較大,而滲層都太薄,承載能力較弱。在450℃磨痕寬度急劇下降,說明溫度繼續提高滲層變厚,承載能力增加,耐磨性顯著提升。

     

      可以看到不同類型的不銹鋼在未滲氮情況下,磨痕寬度差異較大。SAF 2205不銹鋼管的磨痕最窄耐磨性最好,是因為其硬度較高,力學性能優異。AISI 904L不銹鋼隨著滲氮溫度的提高,磨痕寬度下降最明顯,耐磨性提升最為顯著。尤其是450℃滲氮后,耐磨性優異,在20N載荷下磨痕仍很窄,甚至比其它三種不銹鋼在10N載荷下的磨痕還要窄。這也表明超級奧氏體不銹鋼經低溫滲氮強化后可大幅提升其耐磨的潛力。

     

      通過低溫等離子體滲氮,不銹鋼磨痕寬度變窄,顯著提高了不銹鋼的耐磨性。對摩擦磨損行為進行分析,可以看到低溫等離子體滲氮可以使不銹鋼的磨損機制從粘著磨損轉變為氧化磨損或輕微磨粒磨損。等離子體滲氮前不銹鋼表面硬度低,在法向載荷作用下,接觸應力超過接觸點屈服強度,發生強烈塑性變形。鎢鋼球下壓深度深,摩擦阻力大,發生粘著磨損。等離子體滲氮后不銹鋼表面硬度大幅提高,鎢鋼球下壓深度淺,只是在表面凸起部位單位壓力大,導致一定程度的塑性變形。塑性變形加速了氧向金屬內部擴散,加上摩擦過程產生的溫升效應,從而形成氧化膜。在摩擦副繼續作相對運動時,氧化膜被摩擦副的凸起所劃穿剝落,裸露出新表面,隨后又很快形成新的氧化膜,又再被磨去。所以氧化磨損是化學氧化和機械去除相繼進行的過程。隨著滲氮溫度的升高,析出物增多,耐磨性也進一步提高。

     
     

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