汽车用耐磨板的表面低温硬化处理(二)

  耐磨板长期以来被用作汽车结构件或装饰件。一个典型的例子就是劳斯莱斯幻影的奥氏体耐磨板前罩板和耐磨板内嵌件。耐磨板中主要是铁素体耐磨板在汽车上大量使用,因为铁素体耐磨板能够使排气系统在高温、腐蚀环境下工作。如排气岐管、管路和消音器等零部件,均采用AISI 409耐磨板制作。更昂贵的耐磨板,如双相耐磨板,已经在汽车上得到规模应用,由双相耐磨板制作的功能零件结合了机械强度和极高的抗腐蚀性能。汽车行业正面临着安全和高效方面的严格要求,这对应用耐磨板材料来说是一个极好的机遇。

  4.替代涂层

  由于欧盟汽车报废指令或有害物质限制(RoHS),欧洲汽车行业开始替代硬的铬涂层。对耐蚀、耐磨零部件的要求导致这种替代朝两个方向发展。一是利用其他类型的涂层,比如化学镀镍,二是通过扩散工艺细化基体材料。从磨损的角度看,对耐磨板而言涂层比扩散工艺更具优势。涂层的硬化层厚度可以更厚,不过S3P工艺可以提高耐腐蚀性,且不会出现涂层不完整的风险。

  在处理后不需要机加工是S3P工艺的一个优势,从而降低总成本,实现处理复杂几何形状、锐边和内部结构的可能,这对涂层而言通常是不可能的。确实,由于扩散过程的特性,采用S3P表面低温硬化处理大批量材料是有可能的。在快速装炉时,硬化区变形而不出现裂纹或分层。这种容错特性是与涂层或其他基于扩散工艺相比的一大优势。即使对最小的零件也能实现均匀硬化,这是该工艺的又一优势,其他技术是不可能实现。对直径60μm的孔进行表面硬化,这是该工艺的特有能力。尤其在经受高周弯曲疲劳时,硬的铬和其他涂层呈现出高的失效风险。尽管研究声称涂层具有高的机械强度,可以提高抗疲劳性能,但是当超过易出现裂纹萌生和扩展这一特定应力水平时,从软的层向硬化涂层过渡区就是薄弱点。这可以导致涂层分层或在裂纹向软层内扩展,从而影响疲劳寿命。

  5.无其他密封的滑动轴承

  表面低温硬化耐磨板的另一应用领域是无需其他密封的滑动轴承,从而可以用于高压喷射系统或药剂泵。线性驱动器也得益于这项技术。由于金属-金属接触的磨损率极低,同时消除擦伤,可以实现不带聚合物密封的简单结构设计。

  6.弹簧疲劳性能改善

  由于存在富碳S相,耐磨板具有更高的疲劳极限,弹簧寿命的周期可以延长,而失效的可能性降低。根据弹簧的尺寸不同,弹簧系数也可能发生改变。弹簧尺寸越小,则表面低温硬化处理对弹簧性能的影响越大。对AISI 304耐磨板薄膜中富碳S相的研究发现,抗拉强度可从未经处理时600MPa提高到超过1500MPa。

  7.可重复及低成本

  低温表面硬化处理使耐磨板在保持良好的抗腐蚀性能的同时改善力学性能。更优良的磨损、擦伤、疲劳和气蚀性能,使得表面低温处理耐磨板被大量应用在汽车工业。为了满足可靠零部件和更高效汽车的要求,表面硬化处理的耐磨板是关键的材料。前面提到的具体事例,如微动磨损性能更高的动力连接件、不会堵塞的耐磨板燃油附件、疲劳性能更高的弹簧以及用于高压阀的零件,全面阐释了表面低温硬化处理可提高耐磨板的各种性能。此外,重要的是这种工艺实现均匀、可重复的结果。

  汽车在驾驶时一次故障或失灵,对品牌汽车商而言就是一次重大事故,而这可以通过低温表面硬化技术来解决。除了提高硬化零件的工艺性能外,经济性也同样重要。S3P表面低温硬化处理也可以一次大量处理尺寸小的零部件,迎合成本目标。

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