几种钢表面离子渗硫层在油润滑条件下摩擦磨损性能研究.PDF

第 22 卷　第 6 期 摩 擦 学 学 报 22, 　 6 V o l N o 2002 年 11 月 TR IBOL O GY N ov , 2002 几种钢表面离子渗硫层在油润滑条件下 的摩擦磨损性能研究 王海斗, 庄大明, 王昆林, 刘家浚 (清华大学 机械工程系, 北京　100084) 摘要: 采用低温离子渗硫技术处理高速钢、模具钢和 45# 钢 3 种材料, 使其表面形成以F eS 为主、厚约 10 m 、由纳米 级球状颗粒组成的固体润滑渗硫层, 并采用Q P 100 型摩擦磨损试验机考察了这 3 种钢表面渗硫层在油润滑条件下 的摩擦学性能, 用扫描电子显微镜和X 射线衍射仪观察分析了渗硫层截面、磨损表面形貌及相结构, 利用 X 射线光电 子能谱仪分析了磨痕表面边界润滑膜的化学状态. 结果表明, 3 种钢渗硫后的摩擦学性能均明显改善, 不同种类的钢 表面渗硫层的摩擦学性能差异主要取决于基体硬度、组织结构及耐蚀性. 关键词: 钢; 离子渗硫; F eS; 摩擦磨损性能 中图分类号: T G 156. 8 文章标识码: A 文章编号: (2002) 　　F eS 是一种熔点高、易剪切的高效固体润滑剂. 貌, 用X 射线衍射仪(XRD ) 分析渗层表面相结构, 用 人们早先采用 电解渗硫技术[ 1～ 3 ] , 在摩擦表面形成 X 射线光电子能谱仪(X P S) 分析磨痕边界润滑膜的 F eS, 以提高钢铁表面的摩擦磨损性能, 但这种技术 化学状态. 污染严重, 应用受到限制. F an g 等[4～ 7 ] 采用符合环保 摩擦磨损试验在Q P 100 型球盘试验机上进 要求的低温离子渗硫方法在 45# 钢表面获得了 行. 上试样为 12. 7 的 15 滚珠钢球, 硬度 F eS mm GC r 渗硫层, 使材料的耐磨性能尤其是抗粘着磨损性能得 770 , 下试样为低温离子渗硫处理的各钢种圆盘 H V 到了显著提高. 渗硫层不仅可用于干摩擦场合, 试块, 尺寸为 60 ×5 . 试验时上试样钢球固 F eS mm mm 也可以广泛用于油润滑工况, 实现“流体润滑+ 固体 定, 下试样圆盘旋转, 形成相对滑动. 加载方式为砝码 润滑”的混合润滑. 本文作者采用低温离子渗硫技术, 加载. 摩擦力通过压力传感器和电阻应变仪后由 X 在高速钢、模具钢及 45# 钢表面获得了渗硫层, 并对 Y 记录仪直接记录, 经标定后, 换算出摩擦系数. 试验 比考察了渗硫层在油润滑条件下的摩擦学性能. 在室温大气环境中进行, 由40#