汽車用耐磨板的表面低溫硬化處理(二)

  耐磨板長期以來被用作汽車結(jié)構(gòu)件或裝飾件。一個(gè)典型的例子就是勞斯萊斯幻影的奧氏體耐磨板前罩板和耐磨板內(nèi)嵌件。耐磨板中主要是鐵素體耐磨板在汽車上大量使用,因?yàn)殍F素體耐磨板能夠使排氣系統(tǒng)在高溫、腐蝕環(huán)境下工作。如排氣岐管、管路和消音器等零部件,均采用AISI 409耐磨板制作。更昂貴的耐磨板,如雙相耐磨板,已經(jīng)在汽車上得到規(guī)模應(yīng)用,由雙相耐磨板制作的功能零件結(jié)合了機(jī)械強(qiáng)度和極高的抗腐蝕性能。汽車行業(yè)正面臨著安全和高效方面的嚴(yán)格要求,這對應(yīng)用耐磨板材料來說是一個(gè)極好的機(jī)遇。

  4.替代涂層

  由于歐盟汽車報(bào)廢指令或有害物質(zhì)限制(RoHS),歐洲汽車行業(yè)開始替代硬的鉻涂層。對耐蝕、耐磨零部件的要求導(dǎo)致這種替代朝兩個(gè)方向發(fā)展。一是利用其他類型的涂層,比如化學(xué)鍍鎳,二是通過擴(kuò)散工藝細(xì)化基體材料。從磨損的角度看,對耐磨板而言涂層比擴(kuò)散工藝更具優(yōu)勢。涂層的硬化層厚度可以更厚,不過S3P工藝可以提高耐腐蝕性,且不會出現(xiàn)涂層不完整的風(fēng)險(xiǎn)。

  在處理后不需要機(jī)加工是S3P工藝的一個(gè)優(yōu)勢,從而降低總成本,實(shí)現(xiàn)處理復(fù)雜幾何形狀、銳邊和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的可能,這對涂層而言通常是不可能的。確實(shí),由于擴(kuò)散過程的特性,采用S3P表面低溫硬化處理大批量材料是有可能的。在快速裝爐時(shí),硬化區(qū)變形而不出現(xiàn)裂紋或分層。這種容錯特性是與涂層或其他基于擴(kuò)散工藝相比的一大優(yōu)勢。即使對最小的零件也能實(shí)現(xiàn)均勻硬化,這是該工藝的又一優(yōu)勢,其他技術(shù)是不可能實(shí)現(xiàn)。對直徑60μm的孔進(jìn)行表面硬化,這是該工藝的特有能力。尤其在經(jīng)受高周彎曲疲勞時(shí),硬的鉻和其他涂層呈現(xiàn)出高的失效風(fēng)險(xiǎn)。盡管研究聲稱涂層具有高的機(jī)械強(qiáng)度,可以提高抗疲勞性能,但是當(dāng)超過易出現(xiàn)裂紋萌生和擴(kuò)展這一特定應(yīng)力水平時(shí),從軟的層向硬化涂層過渡區(qū)就是薄弱點(diǎn)。這可以導(dǎo)致涂層分層或在裂紋向軟層內(nèi)擴(kuò)展,從而影響疲勞壽命。

  5.無其他密封的滑動軸承

  表面低溫硬化耐磨板的另一應(yīng)用領(lǐng)域是無需其他密封的滑動軸承,從而可以用于高壓噴射系統(tǒng)或藥劑泵。線性驅(qū)動器也得益于這項(xiàng)技術(shù)。由于金屬-金屬接觸的磨損率極低,同時(shí)消除擦傷,可以實(shí)現(xiàn)不帶聚合物密封的簡單結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

  6.彈簧疲勞性能改善

  由于存在富碳S相,耐磨板具有更高的疲勞極限,彈簧壽命的周期可以延長,而失效的可能性降低。根據(jù)彈簧的尺寸不同,彈簧系數(shù)也可能發(fā)生改變。彈簧尺寸越小,則表面低溫硬化處理對彈簧性能的影響越大。對AISI 304耐磨板薄膜中富碳S相的研究發(fā)現(xiàn),抗拉強(qiáng)度可從未經(jīng)處理時(shí)600MPa提高到超過1500MPa。

  7.可重復(fù)及低成本

  低溫表面硬化處理使耐磨板在保持良好的抗腐蝕性能的同時(shí)改善力學(xué)性能。更優(yōu)良的磨損、擦傷、疲勞和氣蝕性能,使得表面低溫處理耐磨板被大量應(yīng)用在汽車工業(yè)。為了滿足可靠零部件和更高效汽車的要求,表面硬化處理的耐磨板是關(guān)鍵的材料。前面提到的具體事例,如微動磨損性能更高的動力連接件、不會堵塞的耐磨板燃油附件、疲勞性能更高的彈簧以及用于高壓閥的零件,全面闡釋了表面低溫硬化處理可提高耐磨板的各種性能。此外,重要的是這種工藝實(shí)現(xiàn)均勻、可重復(fù)的結(jié)果。

  汽車在駕駛時(shí)一次故障或失靈,對品牌汽車商而言就是一次重大事故,而這可以通過低溫表面硬化技術(shù)來解決。除了提高硬化零件的工藝性能外,經(jīng)濟(jì)性也同樣重要。S3P表面低溫硬化處理也可以一次大量處理尺寸小的零部件,迎合成本目標(biāo)。

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