PDF《碳钢表面渗硼层在油润滑条件下的 摩擦磨损性能研究》

第22 卷第5期摩擦学学报Vo l 22, No

5 2002 年9月TR I BOLO GY Sep,

2002 碳钢表面渗硼层在油润滑条件下的 摩擦磨损性能研究 刘维民1 , 夏延秋2 , 韩宁1 , 张泽抚1 , 薛群基1 (1.

中国科学院兰州化学物理研究所 固体润滑国家重点实验室, 甘肃 兰州 730000;

2. 沈阳工业大学 机械工程学院, 辽宁 沈阳 110023) 摘要: 采用化学热处理工艺对 45# 钢进行渗硼表面改性. 在SRV 摩擦磨损试验机上对比考察了渗硼层在液体石蜡及 含硼添加剂2液体石蜡润滑下的摩擦磨损性能. 采用 X 射线光电子能谱仪和X 射线衍射仪对比分析了 45# 钢表面硼改 性层和含硼添加剂润滑下钢球磨斑表面典型元素组成和化学状态. 结果表明, 化学渗硼可以大幅度降低碳钢的摩擦系 数和磨损体积损失, 渗硼层主要由 Fe2B 和B2O

3 组成;

渗硼改性层在含硼添加剂 液体石蜡润滑下的摩擦磨损性能进 一步改善, 这归因于渗硼改性和含硼添加剂的摩擦化学效应的双重作用. 关键词: 碳钢;

渗硼;

含硼添加剂;

摩擦磨损性能 中图分类号: TH 117.

3 文章标识码: A 文章编号:

100420595 (2002)

0520347205 化学热处理是利用化学和物理冶金相结合的方 法改变金属材料表面化学成分和组织结构, 从而使材 料表面获得所要求性能的工艺过程 . 通过化学热处 理, 一方面可以提高材料硬度、 耐腐蚀和耐热性能, 另 一方面还可以提高材料的耐磨性[1,

2 ] . 渗硼是材料表 面改性的一种形式[3 ~

5 ] , 金属渗硼处理既可以提高硬 度, 又可提高抗磨和抗疲劳性能 . 含硼润滑油添加剂 的研究相对较多[6 ~

10 ] , 但关于含硼添加剂的作用机 理尚存在争议 . 本文作者在球2盘摩擦磨损试验机上 考察了钢表面化学热处理渗硼层的摩擦学特性, 同时 通过对磨损表面典型元素化学状态的剖面分析, 探讨 了渗硼层及含硼添加剂的抗磨减摩作用机理 .

1 实验部分 1.

1 试样制备 试验材料选用 45# 碳钢, 采用固体渗硼法 (主要 成分是碳化硼、 五氧化二钒及微量稀土等) , 在井式炉 中加热到

950 ℃, 保温

7 h, 硬度为

64 ~ 66H R C , 淬硬 层厚度 0.

15 ~ 0.

20 mm. 含硼润滑油添加剂选用兰 州炼油厂生产的硼化油酸甘油酯 . 1.

2 摩擦磨损试验 在SRV 摩擦磨损试验机上进行摩擦磨损试验, 调质 45# 钢下试盘的(硬度 210H B ) 尺寸为