摘要
随着社会发展和工业文明的不断进步，制造业已成为一个国家国民经济和综合国力的基础。304不锈钢被广泛用于船舶、石油化工、核电等领域，其表面的亲-疏水、耐腐蚀及摩擦学特性对机械装备性能有着重要影响。而现有大部分机械设备都裸露在空气中，雨水是自然界中最常见的现象，随着环境污染的加重，酸雨现象常有发生，会对304不锈钢表面摩擦学特性造成影响，进而影响机械装备的性能。为此，本文通过对304钢在雨水中浸泡，来探究304钢金属接触副之间的摩擦学特性，找出雨水腐蚀对304钢摩擦性能的影响，为裸露环境中的机械装备雨水腐蚀后性能研究奠定基础。 本论文首先对雨水腐蚀机械装备的相关研究进行了综述，在此基础上给出了本论文的研究方案。为研究雨水腐蚀对304不锈钢的影响，首先对不同季节的雨水进行了采集，然后将304不锈钢试样进行了6h、12h及18h浸泡实验。通过ContourGT-X3/X8白光干涉仪、Regulus8200扫描电子显微镜及能谱对浸泡前后工件表面的形貌及元素含量进行表征，分析了雨水浸泡腐蚀对304不锈钢表面元素及形貌的影响。然后利用SDC-100接触角测量仪测量了工件表面的润湿性，随后使用维氏硬度计及MWF-500往复式摩擦磨损试验机检测了工件表面的硬度及摩擦学特性。 试验结果表明：经过雨水浸泡后的工件表面相较于未浸泡的工件，表面粗糙度、N元素和S元素含量增大，这说明304不锈钢与雨水能够产生化学反应，进而使表面粗糙度增加。而固体表面润湿性主要取决于表面粗糙度因子与化学元素含量，为此304不锈钢表面润湿性增强，能够对雨水更加亲和。再者，雨水腐蚀后304不锈钢表面的N元素的增加，导致试样表面发生渗氮硬化，从而其硬度值增加。摩擦学实验结果也表明，表面材料的硬脆性增大，进而耐磨性增强。从而导致界面摩擦系数及划痕宽度减小，但是由于工件表面粗糙度及硬脆性增大，导致脱落的磨粒尺度及硬度增大，摩擦界面刮擦严重。上述研究为零件表面雨水腐蚀研究奠定基础，也为室外机械装备的设计提供参考，具有重要的研究意义。
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