304不锈钢表面等离子渗硼高温摩擦磨损性能的研究
奥氏体不锈钢具有良好的加工性、光洁亮丽的外观，优异的耐腐蚀性和强韧性，被广泛应用于要求机械性能良好的设备和工件上，如海洋、宇航、军工、化工、能源、日常生活用品等方面。工件工作时表面会承受力的作用，但304奥氏体不锈钢表面硬度低，承载力弱，易产生严重的粘着磨损，由其制成的零件易在表面或者从表面开始发生失效，阻碍304奥氏体不锈钢的进一步应用。为了提高零件在服役期间的可靠性，单纯依靠改变材料整体的性能难度高，耗费大，因此，表面改性技术开始被人们研究和应用。双辉等离子合金化技术能够在材料表面制备出性能良好的改性层，明显提高材料表面的硬度和耐磨性。本文利用双辉等离子表面渗B技术，在304不锈钢表面制备渗硼层，提高304不锈钢室温及高温下的耐磨性。 通过对渗硼层的表面形貌、截面形貌、成分分布、相结构、表面硬度、室温及高温摩擦磨损性能的分析，得出如下结论: (1)经过双辉等离子渗硼处理后，304不锈钢改性层表面较基体试样粗糙。硼化层厚度随工艺温度升高和保温时间的延长逐渐增加，材料表面硬度也随之显著提高。当工艺温度为1000℃，保温3 h时，表面形成成分呈梯度分布的硼化层，渗层厚度为18.2μm，表面硬度为1556 HV0.2，约为基体试样的7.5倍。硼化层主要由FeCrB、Fe2B、FeB和(FeNi)3B相组成。 (2)在室温和高温干摩擦条件下，随着渗硼工艺温度的升高和保温时间的延长，304不锈钢的耐磨性呈递增趋势，其原因是渗硼层提高了基材表面硬度和抗高温氧化能力。渗硼试样的耐磨性提高的程度表现为600℃＞300℃＞室温，这主要是由于高温下硼化层的抗高温氧化性表现得更为明显。 (3)高温磨损环境(600℃)下，基体试样的主要磨损机制是严重粘着磨损伴随着严重的氧化磨损，渗硼试样的磨损机理转变为磨粒磨损、轻微的粘着磨损和氧化磨损，氧化程度较基体试样轻得多。
奥氏体不锈钢;双辉等离子合金化;渗硼;表面硬度;摩擦磨损
太原理工大学
硕士
冶金工程
秦林
2015
中文
TG142.71;TG174.445
76
2015-10-12（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）