文摘
地下一层的微观结构20 crmnti钢铁别针与镀铬和nonchroming T10在干滑动测试手段研究了OM(光学显微镜),XRD (x射线衍射)和SEM(扫描电镜)。结果表明,镀铬涂层明显加强了圆盘表面和微观结构演化的影响。三层矩阵,变形层(DL)和表层(SL)——由镀铬T10 20 crmnti。矩阵和变形层(DL)形成于20 crmnti nonchroming T10。微观结构的形成被认为是由于剪切变形。
1。介绍
镀铬是一个有趣的和有趣的涂层技术。如何镀铬涂层保护基材利益这两个材料学术和技术社区(1- - - - - -5]。很少文献报道系统研究碳钢镀铬涂层的应用,最重要的材料机械部件和其摩擦学性能评估6]。的进一步应用提供了一个合理的数据库在工具钢工程镀铬涂层;值得调查镀铬涂层的摩擦磨损行为和衬底材料7]。
铁合金表层的显微组织演化研究[8)有利于优化表面镀铬涂层钢的特性。与此同时,研究钢的铬化合物层可以帮助我们扩展机械部件的寿命。
我们组已经集中在改善表面性能的T10工具钢使用表面镀铬涂层,可以满足加工操作的要求。这个手稿的重点是系统地研究微观结构演化的高级结构碳素钢和不使用镀铬涂层在干滑动摩擦对测试条件。
2。方法
2.1。材料和摩擦学的实验
20 crmnti钢含有0.2% C, 1.2%铬、钛0.1%,0.95%的锰,铁平衡,T10钢含有0.98% C和铁的平衡。原来20 crmnti钢铁别针的硬度约200 HB ( ,0.05μ米至0.1μ米)。镀铬和nonchroming T10钢盘硬度约590 HB和180 HB ( ,0.05μ米至0.33μ米)。传统的粉包水泥灌浆法(9,10)是应用于生产镀铬涂层对T10钢盘。粉填充的操作过程是1273 K,持续24小时。这个参数来源于正交试验(11]。
摩擦磨损行为的镀铬和nonchroming T10钢盘被实验室测试评估,进行MM-W1摩擦试验机。所有的实验都是用0.3 m / s的速度,负载的60 N, 2小时,在300 K。摩擦系数测试期间的记录在电脑。
2.2。分析和表征方法
镀铬涂层的T10尼康光学显微镜观察。MAX2550V的成分检测x射线衍射仪(XRD)。
穿的伤疤和镀铬的横截面微观结构和nonchroming T10光盘和磨损表面20层crmiti别针在干滑动测试观察日立s - 570扫描电子显微镜。
显微硬度测试仪(MH-3)是用来测量截面的显微硬度分布在20 crmnti针对镀铬和nonchroming T10钢盘的负载下使用维氏硬度计压头HV0.01 20年代的停留时间。
3所示。结果
3.1。镀铬T10钢片的微观结构特征
涂层截面面积OM图像如图1(一)。结果表明,镀铬层均匀,没有明显的边界之间的接口。涂层厚度平均大约是35μm。
(一)
(b)
图1(一)表明,该涂料是由两个不同的颜色和由两个箭头表示。外层属于复合层(富含铬),这对应于chrome-diffusion区(12]。
图1 (b)XRD结果显示chromized涂层。结果表明,镀铬涂层主要是由(铬、铁)23C6(铬、铁)7C3和几个衍射峰(铬、铁)7N [13]。
3.2。摩擦磨损性能
镀铬的摩擦系数和摩擦时间和涂nonchroming T10钢盘20 crmnti钢铁别针见图2。平均摩擦系数约0.4已经观察了镀铬涂层,显示良好的耐磨性(14]。然而,nonchroming涂层的平均摩擦系数达到了0.9 400秒,然后在第一个600秒降至约0.6的摩擦。表1显示磨损损失和磨损率的镀铬/ nonchroming T10对20 crmnti销盘。
Wear-scar镀铬的形态和nonchroming T10钢盘对20 crmnti针后干摩擦测试如图3。可见轻微塑性变形的特点发现,这可能是由于铬涂层T10钢在图3(一个)。镀铬层参与摩擦,磨碎成小颗粒,导致磨损(15]。的局部塑性变形区nonchromium T10钢和磨损造成的20 crmnti显示在图3 (b)。穿伤疤20 crmnti别针与镀铬T10盘和20 crmnti别针nonchroming T10盘后干摩擦测试如图4。
(一)
(b)
(一)
(b)
镀铬的横截面扫描电镜显微图和nonchroming T10光盘对20 crmnti钢铁别针干滑动后如图5。它展示了从磨损的表面微观结构变化到矩阵不同的磨损机制。图5(一个)表明有严重受损T10钢片上镀铬层。矩阵是不摧毁了镀铬层的保护下14]。的塑性流动行nonchroming T10钢片在SFIDL表现出图5 (b)。微观结构的变形方向与滑动方向一致(14]。矩阵变形由于摩擦,可能是由于塑料波,耕作,剪切、切割16]。因此,粒子的分离,形成磨屑发生划伤表面(图3 (b)地下(图)了5 (b))已经被观察到。
(一)
(b)
3.3。组织20 crmnti对镀铬和Nonchroming T10钢
图6显示了20 crmnti的微观结构对镀铬和nonchroming T10钢通过SEM。
(一)
(b)
图6(一)揭示了三个不同的层次与表面的距离。
(我)> 150μ从表面。矩阵是几乎不受摩擦剪切力的影响。
(2)150 ~ 20μ从表面。变形层(DL)由结构引起相当大的塑料和剪切变形。
(3)20 ~ 0μ从表面。地面层(SL)机械损坏。
注意,图6 (b)显示只有两层的20 crmnti销nonchroming T10钢片。
(我)> 150μ从表面。矩阵是几乎不受摩擦剪切力的影响。
(2)100 ~ 20μ从表面。变形层(DL)使铁素体+珠光体组织逐渐趋向是平行于表面,由粒子轰击类似结构变形等滚动(17和喷丸加工18]。
因此,镀铬层使其对应的经历更加严重和更深的比nonchroming塑性变形。换句话说,镀铬层可能保护其基体材料比nonchroming。
3.4。显微硬度20 crmnti对镀铬和Nonchroming T10
对镀铬的20 crmnti T10图7,为0-20 (i)μ米,显微硬度逐渐增加到1100高压;(2)20 - 25μ米,显微硬度急剧下降到300高压;(3)最后,在深度达到25μ米,显微硬度绕300高压没有变化。
为20 crmnti nonchroming T10图7,(我)清廉μ米,显微硬度逐渐增加到1200高压;(2)汽车销售μ米,显微硬度急剧下降到300高压;(3)最后,在深度达到25μ米,周围的显微硬度成为300高压没有变化。
4所示。讨论
4.1。镀铬和Nonchroming摩擦对磨损机制
根据上述实验结果,镀铬和nonchroming T10光盘有不同的硬度和微观结构。因此,他们呈现不同的磨损机制为20 crmnti钢铁别针。镀铬T10钢片的磨损机制是轻微氧化磨损19- - - - - -21]。这可能是肤浅的判断磨损表面划痕。镀铬T10钢片能够承受严重塑性变形长穿一段(22,23]。
相比之下,磨损机制nonchroming T10钢片分层穿,由于塑性变形(22,23]。的统治地位分层磨损是由于略高硬度的原始20 crmnti钢销相对于nonchroming T10钢片。摩擦副与镀铬,nonchroming T10盘只能分成两个截然不同的层次下穿后测试(图5 (b))。没有机械混合层(MML)下的磨损表面。推测,MML也已形成,但它很快就疲惫不堪,由于更高的剪切应力。
4.2。在镀铬耐磨机理T10钢片
20对nonchroming T10 crmiti销盘更软化对镀铬和穿销摩擦副(24]。因此,微观结构(图5)也证实了上述观点,只有两层中存在20 crmnti nonchroming T10盘销,而20 crmnti销的三层镀铬T10盘。
此外,镀铬T10保护其基体材料被严重破坏,只有一些镀铬层中的微裂隙发生没有危及基材(图5(一个))。不幸的是,nonchroming T10盘及其同行20 crmnti销都严重的影响在滑动剪切变形(数字5 (b)和6 (b)),由于机械混合层(MML)已经破损了。
优秀的耐磨性的机理在镀铬T10钢盘的形成被认为是20 crmnti销,这帮助他们接受那么严重比nonchroming摩擦对剪切变形。
5。结论
地下一层的微观结构20 crmnti对镀铬和nonchroming T10在干滑动测试观察。一些结论是:(1)镀铬的摩擦系数,摩擦系数被认为是,和镀铬层的耐磨性能对表面镀铬层有强烈的影响。(2)三层,对应于矩阵,DL, SL,观察下20 crmnti磨损表面镀铬T10。矩阵和DL观察20 crmnti nonchroming T10。(3)优秀的耐磨性的机理在镀铬摩擦副被认为是在20 crmnti SFIDL的形成。SFIDL帮助他们接受那么严重比nonchroming摩擦对剪切变形。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突有关的出版。
确认
目前的工作是由中国国家自然科学基金(批准号11372226),优秀青年教师特别资助上海市教育委员会(ZZSDJ14007)、上海市教育委员会科研创新项目(15 zz104),和上海科技航行计划的科学和技术委员会(15 yf1404400)。