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陕西不锈钢管的磨损性能
编辑:西安北方优钢有限公司   发布时间:2019-04-17

  陕西不锈钢管通常认为, 所有的物体表面在微观尺度上都是粗糙的, 任何两个固体表面的接触均属局部接触, 局部应力过高则会导致形变和位错。随着摩擦时间的增加, 在循环应力的作用下, 位错会不断堆积并且互相割阶, 最终形成裂纹。而磨损则是在相对运动物体的表面上材料的逐步损耗。磨损过程主要包括塑性变形的积累、磨损裂纹的形成以及裂纹的扩展、并和等过程。

  奥氏体不锈钢管强度、硬度偏低, 不宜用于承受较重负荷及对硬度和耐磨性有较高要求的设备或部件。尤其是在腐蚀、磨损和外载等多种因素同时存在的条件下,相互作用的结果将会显著加速材料的破坏过程,缩短不锈钢管的使用寿命。根据我国有关部门的统计,仅在冶金矿山、建材、电力、煤炭与农机等5个行业中,因设备构件与沙土、矿石、水泥、煤炭等物料接触而导致的磨损所消耗的金属材料就高达300万t以上[34]。除了造成巨大的直接经济损失之外,磨损还将导致设备构件的寿命下降,甚至还会引起机械设备的事故,造成社会资源的巨大浪费。由此可见,磨损机理和抗磨技术的研究对国民经济的发展有着重大的意义。摩擦损伤与材料的表面性能密切相关,因此适当的表面处理技术是改善不锈钢管磨损性能的重要方法。目前,许多学者应用离子注入技术来改变不锈钢管表面的成分和组织,以提高不锈钢管的耐磨性和耐蚀性。研究表明,不锈钢管表面离子注入N、B、W、Ti、Nb、Al等元素可以显著提高不锈钢管的表面硬度,起到耐磨减摩作用。其中不锈钢管表面离子注入研究最多的元素为N。陕西不锈钢管雷明凯教授等人对不锈钢管进行等离子体低能氮离子注入处理,制备出了与超级不锈钢管相当且具有优异耐磨损腐蚀综合性能的工作表面,实现了这类不锈钢管耐磨耐蚀的复合改性,彻底解决了奥氏体不锈钢管耐腐蚀性能优良、耐磨损性能较差的科技难题。此外,郭军霞等采用金属蒸气真空弧离子源,在奥氏体不锈钢管上注入金属W离子,W离子注入后不锈钢管的表面硬度提高了3倍;W离子注入能够显著改善奥氏体不锈钢管的微动磨损性能[37]。随着离子注入技术的发展,近几年又出现了注入加镀膜的复合方法,即离子束辅助沉积(IBAD),又称为离子束增强沉积(IBED)。李立等人用离子束辅助沉积(IBAD)方法在医用不锈钢管317L基底上沉积TiN陶瓷薄膜后,材料表面结构和性能发生明显改变,表面硬度和耐磨性有明显提高,在Hanks模拟体液中显示出较高的抗腐蚀能力[38]。但是由于离子束有强烈的方向性,覆盖强化面所需要的时间太长,成本过高,不能用于大面积的工件处理,因而失去竞争力。

  研究表明,利用激光表面处理技术可以提高不锈钢管表面的硬度和耐磨性,张小彬等[39]应用激光熔覆法,采用镍基NiCrSiB合金粉末在CrNiMo不锈钢管表面制作熔覆涂层,以CrSi、Fe2B为增强相的合金层与基体有良好的结合强度,使得合金层的硬度大大提高。但是经激光表面处理技术处理后,表面容易产生裂纹,并且表面粗糙度增大很多,这会降低不锈钢管基体原有的耐蚀性和疲劳性。此外,利用物理气相沉积法(PVD)[40-42]和化学气相沉积法(CVD)均可以在不锈钢管表面形成硬质膜,但是由于不锈钢管基体对硬质膜的承载能力差,膜基结合强度较低,从而影响了膜的耐久性。

  陕西不锈钢管通过表面改性提高摩擦学性能的研究虽已有了很大的进展,但是由于各种处理方法的局限性,目前能实际应用的极少。


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