摘要
1Cr11Ni2W2MoV(铬镍钨钼钒马氏体耐热钢)是一种具有良好的综合力学性能的马氏体不锈钢，已经广泛用于航空工业领域。该材料的摩擦磨损和腐蚀主要发生在表面，为了提高材料的强度，提高耐磨损和耐腐蚀性能，使其适应更复杂工况，经常对其进行渗氮处理。生成的氮化物层可显著改善摩擦磨损和耐腐蚀性能。为使材料适应更高工作强度，本文研究不同厚度的渗氮层对渗氮钢表面摩擦磨损性能及耐腐蚀性能的影响，并利用COMSOL软件计算不同厚度渗氮层表面的平均腐蚀电流密度。同时，为了满足渗氮工件更好适配于后续使用，渗氮之后还需对表面进行磨削精加工，以达到表面粗糙度等精度要求，本文还探究了磨削工艺参数的改变对渗氮钢表面粗糙度的影响。通过检测渗氮钢的金相组织、元素分布、显微硬度，探讨了渗氮层对材料宏观形貌、微观组织及性能的影响规律。主要研究结果为以下几个方面: (1)为研究渗氮层不同厚度对材料耐磨损性能的影响，对不同渗氮层厚度的试样进行摩擦磨损试验，并对磨痕形貌进行观察。摩擦因数曲线达到平衡所需要的时间不同，随着马氏体不锈钢的渗氮层厚度逐渐增大，试样的摩擦因数逐渐达到稳定的时间呈现出越来越长的趋势;未渗氮马氏体不锈钢摩擦试验的摩擦曲线达到稳定所需要的时间最短。 (2)为研究渗氮层不同厚度对材料耐腐蚀性能的影响，对不同渗氮层厚度材料进行电化学腐蚀试验，得到极化曲线和开路电位曲线。结果发现随着马氏体不锈钢材料渗氮层厚度的增加，在电化学腐蚀试验中试样的腐蚀电位有逐渐增大的趋势，说明耐腐蚀能力越来越好，试样的腐蚀速度越来越慢。而随着马氏体不锈钢渗氮层厚度的增加，腐蚀电流密度逐渐下降，说明其腐蚀反应速率越来越慢。 (3)考虑到渗氮层在磨削精加工后需满足表面粗糙度要求，对渗氮和未渗氮钢进行不同工艺参数的磨削试验，分别测量工件表面与磨削方向相同和磨削方向垂直方向的表面粗糙度。在各磨削参数条件下，渗氮件随着磨削深度的增大，其表面粗糙度基本呈先上升后下降的趋势，上升阶段是由于磨削深度增大使产生的磨削力更大所以导致表面粗糙度越大;下降阶段是由于法向载荷增大导致粉末化去除，因此获得更好的表面粗糙度。
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