20CrMnTi钢表面改性及其摩擦学特性研究

摘要

摩擦磨损是机械零部件失效的主要原因之一，为减少、减缓零部件失效，防止生产安全事故的发生，就需要设法提高零部件力学性能和物理性能，以提高零部件的使用性能和寿命。传统的做法是提高零部件硬度，或使用润滑油、脂等，但在有些特殊工况下，这些方法并不适用，比如:高温、高压、高真空等。此时，固体润滑就是一种有效缓解摩擦磨损的方法。
　　本文通过低温电解方法在20CrMnTi钢表面制备固体润滑膜FeS涂层。研究低温电解渗硫工艺的盐浴配方组成，以及盐浴各成分对盐浴渗硫效果的影响;通过正交试验设计并实施低温电解渗硫试验，研究最佳的低温电解渗硫工艺参数。利用M-2000型磨损试验机对渗硫试样进行摩擦磨损试验，考察渗硫层的摩擦学性能;利用电子显微镜、扫描电镜、X射线衍射分析仪测定渗硫层的微观形貌、化学成分、物相、磨痕形貌和元素种类等。
　　试验结果表明硫化亚铁膜层无论是在有无润滑油的情况下均具有优良减磨耐磨性能。在摩擦磨损过程中，硫化亚铁膜层能有效隔离开摩擦副的直接接触，在被碾压时也可转移至对偶件表面或填充于基体缺陷处，在摩擦高温作用下还可以再结晶迁移扩散至基体表面，反复发挥减磨作用。
　　本文所做研究为工业大批量生产提供理论及试验依据，有广阔应用前景。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 金属材料的磨损问题

1．2 摩擦磨损理论

1．2．1 摩擦理论

1．2．2 磨损理论

1．3 固体润滑理论

1．3．1 固体润滑膜层匹配原则

1．3．2 典型固体润滑剂

1．4 FeS结构特征

1．5 化学热处理

1．5．1 固体渗硫

1．5．2 液体渗硫

1．5．3 气体渗硫

1．5．4 低温电解渗硫

1．5．5 低温离子渗硫

1．5．6 其它渗硫方法

1．6 本课题的研究意义

1．7 本课题主要研究内容及方法

第二章 低温电解渗硫及摩擦磨损试验

2．1 低温电解渗硫试验

2．1．1 试验方法

2．1．2 试验路线

2．1．3 试验材料和设备

2．2 增加试验

2．3 摩擦磨损试验

2．3．1 试验方法

2．3．2 试验材料及设备

第三章 低温电解渗硫工艺研究

3．1 盐浴成分对低温电解渗硫的影响

3．1．1 K4Fe(CN)6·3H2O与K3Fe(CN)6对渗硫的影响

3．1．2 NH4SCN对渗硫的影响

3．2 温度、电压和时间对低温电解渗硫的影响

3．2．1 温度对低温电解渗硫的影响

3．2．2 电压对低温电解渗硫的影响

3．2．3 时间对低温电解渗硫的影响

3．3 低温电解渗硫常见问题及分析

3．4 本章小结

第四章 摩擦磨损试验及结果分析

4．1 摩擦磨损试验结果

4．1．1 摩擦系数及分析

4．1．2 磨损量及分析

4．1．3 磨痕形貌及分析

4．2 FeS减磨机理

4．2．1 FeS的结构功能特性

4．2．2 硫化物的转移

4．2．3 硫的扩散

4．3 磨损规律

4．4 本章小结

第五章 结论

参考文献

致谢

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