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为了提高汽车半轴耐磨性,采用射频磁控溅射仪在汽车半轴用钢(40Cr钢)表面沉积了一系列不同Si含量的W-Si-N涂层。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、纳米压痕仪和高温摩擦磨损仪等对W-Si-N涂层的结构、力学性能和高温摩擦磨损性能进行了表征。结果表明:W-Si-N涂层由面心立方的W-Si-N相和非晶Si3N4相组成,呈(200)择优生长;随Si含量增加,W-Si-N涂层的硬度先升高后降低,Si含量为13.2%时硬度达到 值,约为37.0 GPa;室温环境下,随Si含量增加,摩擦系数和磨损率均呈先减小后增大趋势;Si含量为13.2%的WSi-N涂层的摩擦系数和磨损率均小,分别为0.3和4.0×10-6mm3/(N·mm);与WN涂层相比,W-Si-N涂层的力学性能和室温摩擦磨损性能均得到显著提高。
利用金相、XRD、硬度、极化曲线、阻抗谱等研究了热处理工艺对40Cr钢表面氮化后的组织和性能的影响。结果表明:回火处理能改变氮化物的分布和硬度梯度,随着温度的增加,有效渗层的厚度先增加后减小;40Cr钢调质后540℃渗氮6 h并经过520℃高温回火15 min再150℃低温回火3 h能获得 的硬度和耐蚀性。
就热处理工艺对40Cr钢表面粗糙度影响的问题,进行试验研究。通过五种不同的热处理工艺,得到五种不同的表面粗糙度,由此确认热处理工艺与40Cr钢表面粗糙度的关系。基于两者的关系,可以通过热处理工艺来使机械零件达到表面粗糙度要求。 针对40Cr铸坯锭型偏析缺陷,利用碳硫分析法对不同连铸工艺条件下该钢种铸坯截面各处碳元素偏析值及偏析极差进行分析。结果表明:连铸拉速控制在0.7-0.75 m/min、过热度控制在15-25℃、比水量控制在0.25 L/kg、结晶器电磁搅拌参数控制在180 A、3 Hz(单向旋转)、末端电磁搅拌参数控制在400 A、8 Hz条件下,铸坯碳元素偏析极差可控制在0.05%以内。
活塞杆在往复试验过程中,导块滑槽部位发生开裂故障现象。通过显微硬度计、体视显微镜、扫描电镜等手段对开裂的40Cr钢导块的硬度、裂纹形态及扩展方式、断口表面特征及显微组织进行分析。结果表明:导块淬火不充分,组织转变不完全,调质处理后基体硬度低是导块产生裂纹的根本原因。
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