Cr12MoV模具钢渗氮层服役过程中不同磨损阶段的摩擦学特性

目的 分析经渗氮处理后Cr12MoV模具钢的显微结构,以及不同取样厚度处渗氮层的摩擦学特性,了解渗氮处理对Cr12MoV模具钢耐磨性的影响,为服役过程中不同磨损阶段渗氮层的磨损行为提供理论依据.方法 采用气体渗氮法对Cr12MoV模具钢进行恒温渗氮处理,研究渗氮处理对Cr12MoV模具钢显微结构的影响,以及不同取样厚度处渗氮层的磨损行为,并分析不同取样厚度处渗氮层的磨损机理.结果 经渗氮处理后Cr12MoV模具钢的表面会形成一层厚度约为120μm的致密渗氮层,材料的表面硬度从3.65 GPa提高至12 GPa,磨痕深度从3.5μm降至0.35μm.随着取样厚度的增加,试样的磨损量会逐渐增加,但均远低于未渗氮试样,其中渗氮层的最大磨损量约为120μm3,为基体材料磨损量的1/10;渗氮影响层的最大磨损量约为330μm3,为基体材料的1/3,可见采用气体渗氮处理可显著增强Cr12MoV模具钢的耐磨性.此外,在磨损过程中Cr12MoV模具钢的表面磨损较严重,出现了大块撕裂损伤,主导磨损机理为疲劳磨损;经渗氮处理后试样表面的损伤较轻微,主导磨损机制为磨粒磨损.随着取样厚度的增加,试样表面的磨损现象逐渐加剧,磨损机制由磨粒磨损逐渐转变为疲劳磨损.结论 渗氮处理可以在Cr12MoV模具钢的表面生成一层致密的渗氮层,渗氮层的磨损量会随着取样厚度的增加先减少后持续增加,说明在服役过程中渗氮层的耐磨性呈先增强后减弱的趋势.