汽車(chē)用耐磨板的表面低溫硬化處理(二)

  耐磨板長(cháng)期以來(lái)被用作汽車(chē)結構件或裝飾件。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嵌件。耐磨板中主要是鐵素體耐磨板在汽車(chē)上大量使用,因為鐵素體耐磨板能夠使排氣系統在高溫、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(chē)上得到規模應用,由雙相耐磨板制作的功能零件結合了機械強度和極高的抗腐蝕性能。汽車(chē)行業(yè)正面臨著(zhù)安全和高效方面的嚴格要求,這對應用耐磨板材料來(lái)說(shuō)是一個(gè)極好的機遇。

  4.替代涂層

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

  在處理后不需要機加工是S3P工藝的一個(gè)優(yōu)勢,從而降低總成本,實(shí)現處理復雜幾何形狀、銳邊和內部結構的可能,這對涂層而言通常是不可能的。確實(shí),由于擴散過(guò)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),硬化區變形而不出現裂紋或分層。這種容錯特性是與涂層或其他基于擴散工藝相比的一大優(yōu)勢。即使對最小的零件也能實(shí)現均勻硬化,這是該工藝的又一優(yōu)勢,其他技術(shù)是不可能實(shí)現。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出高的失效風(fēng)險。盡管研究聲稱(chēng)涂層具有高的機械強度,可以提高抗疲勞性能,但是當超過(guò)易出現裂紋萌生和擴展這一特定應力水平時(shí),從軟的層向硬化涂層過(guò)渡區就是薄弱點(diǎn)。這可以導致涂層分層或在裂紋向軟層內擴展,從而影響疲勞壽命。

  5.無(wú)其他密封的滑動(dòng)軸承

  表面低溫硬化耐磨板的另一應用領(lǐng)域是無(wú)需其他密封的滑動(dòng)軸承,從而可以用于高壓噴射系統或藥劑泵。線(xiàn)性驅動(dòng)器也得益于這項技術(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)現不帶聚合物密封的簡(jiǎn)單結構設計。

  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(cháng),而失效的可能性降低。根據彈簧的尺寸不同,彈簧系數也可能發(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,抗拉強度可從未經(jīng)處理時(shí)600MPa提高到超過(guò)1500MPa。

  7.可重復及低成本

  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用在汽車(chē)工業(yè)。為了滿(mǎn)足可靠零部件和更高效汽車(chē)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(dòng)磨損性能更高的動(dòng)力連接件、不會(huì )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)現均勻、可重復的結果。

  汽車(chē)在駕駛時(shí)一次故障或失靈,對品牌汽車(chē)商而言就是一次重大事故,而這可以通過(guò)低溫表面硬化技術(shù)來(lái)解決。除了提高硬化零件的工藝性能外,經(jīng)濟性也同樣重要。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。

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