一种提高对45Mn2V4钢磨损性能的表面改性处理工艺技术领域
本发明涉及一种提高对45Mn2V4钢磨损性能的表面改性处理工艺。
背景技术
化学工业和动力工业的发展，又促进了合金钢品种的扩大，于是不锈钢和耐热钢在这段期间问世了。1920年德国人毛雷尔(E.Maurer)发明了18-8型不锈耐酸钢，1929年在美国出现了Fe-Cr-Al电阻丝，到1939年德国在动力工业开始使用奥氏体耐热钢。第二次世界大战以后至60年代，主要是发展高强度钢和超高强度钢的时代，由于航空工业和火箭技术发展的需要，出现了许多高强度钢和超高强度钢新钢种，如沉淀硬化型高强度不锈钢和各种低合金高强度钢等是其代表性的钢种。60年代以后，许多冶金新技术，特别是炉外精炼技术被普遍采用，合金钢开始向高纯度、高精度和超低碳的方向发展，又出现了马氏体时效钢、超纯铁素体不锈钢等新钢种。国际上使用的有上千个合金钢钢号，数万个规格，合金钢的产量约占钢总产量的10%，是国民经济建设和国防建设大量使用的重要金属材料。
钢的强化机制包括位错强化、晶体结构强化以及固溶强化，马氏体钢由于其结构的复杂性，强化机制至今没有一个统一的定论。细晶强化会使钢的强度和韧性都得以提高，而对马氏体钢强韧性起作用的“晶粒尺寸”的认识并不是非常清晰，对于板条马氏体组织起强化作用的主要晶界类型有人认为是板条束尺寸，有人认为是板条尺寸。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种提高对45Mn2V4钢磨损性能的表面改性处理工艺，以获得磨损性能优异的45Mn2V4钢。
本发明的技术方案是：一种提高对45Mn2V4钢磨损性能的表面改性处理工艺，激光处理试验采用5kW的CO2横流式激光器，激光波长10.6μm,激光腔内混合气体是CO2、N2和He2，激光淬火时采用N2或Ar2气保护试验采用聚焦镜，光斑直径为3mm，激光功率为400W，扫描速度为15mm/s。
试样表面涂上SiO2涂层。
一种提高对45Mn2V4钢磨损性能的表面改性处理工艺，等离子弧淬火设备为DZ120,扫描速度为5m/min，扫描距离为5mm，喷嘴直径为2.5mm，电流为69A，扫描弧长为4.0mm，氩气流量为0.32m3/h，冷却水流量为22L/min。
本发明的有益效果：
(1)采用等离子弧淬火技术处理的合金钢表面的耐磨性能略差于经激光硬化处理的表面，在干摩擦条件下平均磨损率是激光处理的2倍，但是优于常规淬火的情况。因此，可以采用等离子弧淬火技术提高合金钢表面的耐磨性能。
(2)采用水基切削液润滑可以提高合金钢表面的耐磨性能。
附图说明
图1为45Mn2V4的磨损量与滑动距离之间的关系。
具体实施方式
1.1 试验材料和设备
滑动摩擦副由45Mn2V4/Q235组成.45Mn2V4制成直径34m、高10mm的盘，并分别经过激光强化和等离子弧淬火处理。冷轧Q235制成直径3mm、高20mm的销。载荷取200N，摩擦速度为0.62m/s.激光处理试验采用5kW的CO2横流式激光器，激光波长10.6μm,激光腔内混合气体是CO2、N2和He2，激光淬火时采用N2或Ar2气保护试验采用聚焦镜，光斑直径为3mm，激光功率为400W，扫描速度为15mm/s。为使试件表面更好地吸收激光能量，在其表面涂上SiO2涂层。等离子弧淬火设备为DZ120,扫描速度为5m/min，扫描距离为5mm，喷嘴直径为2.5mm，电流为69A，扫描弧长为4.0mm，氩气流量为0.32m3/h，冷却水流量为22L/min。
1.2 磨损试验
磨损试验在MPX—2000盘销式摩擦磨损试验机上进行，摩擦条件分别为干摩擦和冷却液润滑。冷却液采用可降解的水基机床切削液.采用精度为0.01mg的TG328—A分析天平测量试验前后的质量损失。采用4个盘销配副进行磨损试验。试样经磨损后，用丙酮清洗表面并吹干，在天平上称取质量损失，计算磨损量，取其平均值作为最终试验结果。考虑到载荷和滑动距离对磨损试验结果的综合影响，采用平均磨损速率对干摩擦和切削液润滑的磨损量进行对比。
2 水基切削液的润滑作用
摩擦过程中，润滑油的采用通常能够改善磨损条件，提高表面的耐磨性能。但是，在钢筋矫直过程中，残留在钢筋表面的润滑油会影响钢筋与水泥的握裹力。本试验中采用可降解的车床水基切削液替代润滑油进行磨损试验。水基切削液润滑条件下，45Mn2V4与Q235配副时的磨损量与滑动距离之间关系曲线如图1所示，从图中可以看出，激光加工的45Mn2V4磨损量基本与滑动距离成线性关系，而等离子弧淬火的45Mn2V4在滑动距离较低时磨损量相对较小，而滑动距离达到1830m后磨损量增加较快。与干摩擦条件下的磨损量相比，采用水基切削液润滑后能够有效提高表面耐磨性。