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低温等离子渗碳对AISI 316L微动磨损行为的影响

摘 要: 目前对于阀门配合件及密封面间的失效仍聚焦于新材料研发和常规摩擦磨损行为，对于阀门配合件因微动损伤导致零部件如轴承、阀芯等局部失效、密封面因磨损发生泄漏失效的问题并未深入探究。故选取阀门典型配合件GCr15/AISI 316L为摩擦配副，利用双辉低温等离子渗碳技术（LTPCT）在AISI 316L不锈钢表面制备渗碳层（PC）后采用球-平面接触在SRV-V微动摩擦磨损机上探究变载荷和位移下LTPCT对316L微动磨损机理的影响，为提高阀门寿命提供理论基础；利用SEM分析磨痕形貌；采用XRD表征PC相结构；利用激光共聚焦显微镜测量磨损体积。结果表明：渗碳层均匀连续致密，主要含有碳的S相，与基体呈冶金结合。渗碳后试样硬度约为936HV，较基体硬度（264HV）提高约4倍。随载荷和位移增加GCr15/PC和GCr15/316L摩擦系数均降低，位移为50μm时有μ_316L＞μ_PC，其余工况为μ_316L≈μ_PC，即渗碳层对316L无明显减摩性。随载荷和位移增加GCr15/PC磨损体积和磨损率显著低于GCr15/316L的，渗碳层具有良好的抗磨性。变载荷时GCr15/316L磨损机制由粘着磨损和磨粒磨损转变为粘着磨损、疲劳剥层和磨粒磨损；GCr15/PC磨损机制粘着磨损严重，后期伴随疲劳剥层和犁沟效应。变位移时GCr15/316L和GCr15/PC粘着磨损严重且伴随磨粒磨损；随载荷和位移增加，磨损深度出现“正值”。316L和PC磨痕内均聚集O元素，磨损中存在氧化磨损。

关键词: AISI 316L不锈钢；辉光低温等离子渗碳；渗碳层；微动磨损；磨损机制