为了提高缸套内表面磨损均匀性、改善与环的配副性,制备了等离子束淬火和等离子束淬火/渗硫两种工艺下的缸套试样,并借助OM、SEM、XRD和硬度计等比较研究了其内表面的组织性能。结果表明:淬火层组织由隐针马氏体+残余奥氏体组成,淬火/渗硫复合层组织由α-Fe+FeS+FeS 2组成;随扫描速度逐渐降低,自下而上,淬火层的硬度逐渐提高,淬火/渗硫复合层的硬度、厚度和FeS含量逐渐增加;淬火缸套试样磨损量基本为0.009 mm,淬火/渗硫缸套试样磨损量基本为0.003 mm,相对淬火缸套减少了66.7%,配副环的开口间隙相对减小了65.3%。淬火缸套内表面强化效果自下而上逐渐提高,其对FeS支撑作用逐渐增强,与缸套不同部位实际工作条件的变化对耐磨性的要求基本一致,是两种缸套试样具有“等耐磨性”的主要机理所在。

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...