VN复合渗层的制备及对45~#耐磨性能的影响

目的对45~#强化处理,提高其强韧性和耐磨性。方法采用热反应扩散法(TRD)对45~#基体进行了3种不同的处理,分别为单渗钒、先渗氮后渗钒及先渗钒后渗氮处理。通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪进行了微观形貌和物相组成的分析,采用维氏硬度计和旋转摩擦仪对渗层的硬度及耐磨性能进行分析。结果 TRD法处理后,在45~#表面形成一层均匀致密的渗层,其中单渗钒层的厚度为3.86μm,先渗氮后渗钒渗层(先渗氮层)厚度为6.02μm,先渗钒后渗氮渗层(先渗钒层)厚度为8.44μm。单渗钒层的硬度值在1306.6HV左右,而氮化钒渗层的硬度在1549.2~1710.4HV左右,均比处理前试样的硬度(295HV)有明显提高。单渗钒层是由α-Fe和VC相组成,而复合渗层是由VN、α-Fe、Fe_3N和Fe_2C相组成。渗层与基体之间的界面明显,且存在过渡层。单渗钒层试样的平均摩擦系数为0.22,先渗氮层的平均摩擦系数为0.18,先渗钒层的平均摩擦系数为0.20,均小于45~#基体的摩擦系数(为0.29)。结论 TRD法处理后形成的VC、VN渗层能提高钢基体的表面硬度和耐磨性,且钒元素和氮元素渗入的先后顺序对渗层的力学性能有影响。先渗氮层试样效果最佳,往复摩擦实验表明,试样的耐磨性顺序为:先渗氮层>先渗钒层>单渗钒层>45~#基体。