表界面DLC和QPQ/渗氮处理工艺下耐磨性能的实验研究

庞国英^*，何霞，钟林，王国荣

西南石油大学机电工程学院，四川，成都

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摘要：摩擦消耗了一次能源的1/3以上，其中80%的装备失效是由磨损引起.因此如何提升摩擦副的耐磨性能是机械装备降耗增寿亟待解决的关键问题之一，表界面改性是提升摩擦副抗磨性能的主要手段。为此，基于UMT摩擦磨损试验机的低频往复球-块配对副，在室温和干摩擦的模拟工况下开展了基底表面DLC（类金刚石镀膜(Diamond-like carbon)）和QPQ （淬火-抛光-淬火(Quench—Polish-Quench)）/渗氮改性处理与Si₃N₄陶瓷球配对耐磨性能的实验研究，对比评价了三种不同热处理工艺的磨损时间、磨损率。研究表明，基底表面渗氮热处理工艺的抗磨性能最优，其抗磨性能比QPQ热处理^[1]提升了约一倍以上，比DLC涂层^[2]抗磨性能提升约六倍以上；并结合SEM和EDS表征分析了配对副的磨损形貌^[3]，发现模拟工况下基底表面QPQ热处理的失效是疲劳磨损，渗氮热处理失效形式是磨粒磨损，DLC涂层改性的失效是磨粒磨损和粘着磨损，为利用表界面改性提升机械零部件的耐磨性、寿命和可靠性提供了有效的实验支撑。

关键词： QPQ热处理；渗氮热处理；DLC涂层；耐磨性能；失效形式；