缸套碳氮/渗硫层在含FeS微粒润滑油下的摩擦学性能

简介

针对大功率柴油机缸套较为苛刻的工况,采用离子碳氮/渗硫工艺对CrMoCu合金铸铁缸套试样内表面进行复合处理,将粒度为0.5μm的FeS微粒按1%~4%的比例添加到润润滑油中,在试验载荷为300 N时考查FeS微粒添加量对复合改性层耐磨性的影响,在载荷为20~300 N范围内考查复合改性层与复合油协同作用的摩擦学性能,并探讨了其协同作用机理。结果表明:制备的复合改性层主要由Fe3N,Fe2C,FeS和FeS2组成,较基体硬度提高了1.6倍;FeS微粒的最佳添加比例为2.5%,添加到润滑油中的FeS微粒可以不断地吸附到摩擦副表面上,形成吸附层并起固体润滑作用,弥补了渗硫层厚度较薄的缺点和润滑油单一润滑方式的不足;复合改性层表面渗硫层的疏松多孔结构有利于FeS微粒的吸附、储油和分子扩散等;摩擦化学反应生成的氧化物、硫化物、磷酸盐等边界薄膜,提升了试样表面的减摩、抗磨能力;高硬度的碳氮共渗层可对渗硫层、润滑油膜、边界薄膜以及吸附层等提供有效支撑,延长其减摩抗磨作用时间;轻载时,吸附和留存在摩擦副表面上的FeS微粒数量较少,复合改性层与含FeS微粒润滑油协同作用效果不明显;重载300 N时,协同作用优良,相对于润滑油润滑,缸套试样表面耐磨性提高了53.1%,环试样表面的耐磨性提高了49.9%。