铁基粉末冶金材料渗硼强化的干滑动高温摩擦磨损行为

许多作者研究了硼化表面的机械和磨损性能或耐腐蚀性。在最近的一项工作中，Medvedovski等[10]研究了在硼化层( FeB + Fe2B) 的摩擦腐蚀行为中共同作用的两种机理，发现与裸露的化学镀镍和硬铬涂层钢相比，硼化钢的磨损腐蚀损失显著降低。L.Gutierrez-Noda 等[11]对 AISI M2 高速钢 950 ℃ 下进行扩散硼热处理 6 h，硼化物扩散层达到 50 μm，相对于未经处理的试样，显微硬度增加 7 倍，且摩擦因数降低，磨损响应更好。然而，国内外关于粉末冶金材料的渗硼研究较少，对铁基粉末冶金材料的渗硼层的高温摩擦磨损的研究鲜有报道。因此本文选择了 Fe 基粉末冶金材料作为基体，同时对表面进行渗硼处理，以进一步改善表面性能。本试验将烧结和渗硼处理融为一体，既降低了能耗又可避免零件因二次加热而发生变形，随后评估其力学性能和高温摩擦磨损行为。

1) 试样经渗硼处理后，在表面上形成均匀且致密的硼化物层，随着烧结温度升高及保温时间延长，硼化物层由明显的针齿状逐渐变得平滑，与基体的结合力随之下降。

2) 烧结温度和保温时间与渗层厚度关系密切，这两者的增加都会导致渗层厚度的增加。并且渗层中存在疏松、孔洞，这在烧结温度较高时更为明显。

3) 单相渗硼层 Fe2B 在烧结温度为850 ℃及950 ℃条件下获得，双相渗硼层 ( Fe2B + FeB) 在烧结温度为 1050 ℃条件下获得。渗层截面的 EDS 分析及表面的 XRD 分析均支持这一结果。

4) 渗硼试样在950 ℃下烧结5 h 获得最佳耐磨性及最低摩擦因数。高温摩擦磨损试验中，微裂纹引起的分层剥落及氧化磨损是渗硼试样主要的磨损机制。高温下未渗硼试样出现严重的氧化和塑性变形。Rockwell-C 粘附性试验结果与高温摩擦磨损试验结果一致。