摘要：目的研究离子渗氮的温度及时间对4Cr5MoSiV钢渗氮层组织、表面硬度及耐磨性的影响,获得提高硬度、耐磨性的最优工艺参数。方法对4Cr5MoSiV钢表面进行离子渗氮处理,渗氮温度分别为450、480、510、540℃,保温时间分别为5、10、15、20h。利用维氏显微硬度仪测量渗层深度及表面硬度;利用X射线衍射仪分析渗层物相组成;利用摩擦磨损试验机评价试样耐磨性;通过扫描电镜观察表面磨痕区域。结果离子渗氮渗层表面的物相主要为γ'-Fe4N相和ε-Fe2~3N相。在实验范围内,随着温度的升高或时间的增加,材料渗层深度、表面硬度增加,磨损率减少,但当温度过高或时间过长时,表面硬度下降,磨损率增加。在480℃的条件下进行20h离子渗氮的材料,表面具有最好的摩擦学性能,表面硬度为1147HV0.2,磨损率为2.13×10^-5mm^3/(N·m),渗氮层深0.24mm,化合物层深14.05μm,摩擦系数为0.45,磨损状态为磨粒磨损。结论离子渗氮是适合于变截面弹簧的表面强化方式,可以在材料表面形成具有一定厚度、均匀分布的渗氮层组织,显著提升表面硬度和耐磨性,降低摩擦系数。

关键词：变截面弹簧 4cr5mosiv钢 离子渗氮 渗氮层组织 耐磨性 

单位：中南大学高性能复杂制造国家重点实验室; 长沙410083