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40cr鋼管表面粗糙是否影響其涂層效果
雙擊自動滾屏 發布者：www.www.578j.com 發布時間：2024/12/18 閱讀：21次 【字體：大 中 小】

40cr鋼管具有抗拉強度高、沖擊韌性大和耐疲勞等優異的機械性能，已大量應用于油氣田鉆采工具領域。鉆采工具在使用過程中，經常要承受各種拉、剪、磨擦和腐蝕等作用，極易造成材料的損傷，影響工具的使用壽命。由于材料的磨損、腐蝕等破壞過程大都是從其表面開始的，在材料表面附上一層強度高、耐磨、抗氧化的涂層材料，完全可以抑制或減緩各種破壞過程的產生、發展，達到防護的目的。表面硬質涂層的發展為優化石油機械系統的摩擦學性能，解決材料磨損提供了一條極具生命力的途徑。
在降低構件的摩擦磨損方面具有廣闊的應用前景。但是單層、二元復合膜層對高速負載系統的減磨效果一直不夠理想。除了40cr鋼管涂層自身的性能缺陷外，單層膜的致密度較差，生長的涂層通常為柱狀晶結構，含有部分從涂層表面到襯底的疏松微孔，而且單層膜與襯底界面的結合力也較低，這些存在的問題極大限制了其在工業中的應用規模。
相比而言，多元、多層涂層技術是通過多種涂層的復合化協同效應，在40cr鋼管表面獲得更高性能的復合改性層，改善涂層在復雜環境，特別是極端條件下的使用性能。根據Koehler 多層強化模型的基本思想，即多層結構涂層的界面有阻礙位錯的產生和運動的作用，使得多層涂層均具有比單層更好的力學和耐磨性能，而且在組分和結構上具有梯度特性的多層涂層具有更加優異的摩擦學特性。

涂層的表面形貌，可看出40cr鋼管涂層表面顆粒細小，分布較均勻，但膜層出現了較多微裂紋，原因可能是TiC 涂層本身脆性大，而且其和基體鋼之間的線膨脹系數有較大差別，在涂層制備過程中，由于溫度的變化產生較大的熱應力，而僅通過雙層結構不能較好的緩解熱應力，導致出現微裂紋，其表面粗糙度大小為0. 2 um。( a) 為TiC/Ti( CN) /TiN 多層的表面形貌，可知涂層表面平整,顆粒大小約3 um，分布均勻，40cr鋼管表面粗糙度大小為0.05 um，由( b) 發現TiC/Ti( CN) /TiN 涂層總厚度約10 um，涂層之間及涂層與基體之間界面清楚且結合緊密，無孔隙和裂紋出現，界面結合效果良好。(a) 是TiC/ Ti( CN) /TiN/Al2O3 涂層的顯微形貌,涂層表面較平整，顆粒大小較均勻，表面粗糙度數值為0. 02 um。( b) 為其截面圖，可以看出涂層總厚度約7 um，涂層與基體界面處沒有出現新相、孔洞等缺陷，界面結合性能也較高，說明通過多層過渡層能夠較好的緩解涂層與基體之間的組成、結構差異，改善涂層的表面形貌和力學性能。





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