热处理对2520不锈钢管在去离子水中腐蚀磨损行为的影响

 只要两个物体表面相互接触并发生相对运动就会有发生摩擦，因此摩擦在自然界中是无法避免的一种显现。只要有摩擦的发生就无可避免的导致材料的磨损损耗，因此磨损已经成为机械零部件失效的三种主要原因之一。在各行各业中由磨损造成的材料消耗以及经济损失非常惊人。例如在工业发达国家由于磨损造成的能源消耗占到能源总消耗量的1/3。仅仅腐蚀和磨损给美国每年造成的经济损失大约就高达1000亿美元，大约占其国民生产总值的4%。此外美国每年用于维护切削机床的费用约为750亿美元，磨损在航空航天行业、船舶行业以及汽车行业的造成的损失分别有134、64和400亿美元之巨。2004年在中国举行的“摩擦学科与工程前言研讨会”上，统计数据显示我国每年由于摩擦磨损造成的经济损失高达600亿元，仅仅在采矿行业摩擦磨损就有约400亿的节约潜能。磨损总是摩擦运动的产物，但与之相比，磨损却是一个非常复杂的过程。直到现在，人们对于磨损机理的解释还互有分歧，对于磨损形式的分类在一定程度上来讲是非常混乱的。然而，对于工业生产和机器运行而言，磨损比摩擦显得更加的重要，磨损对经济效益国民经济更加重要。研究磨损的最主要目的就是获得材料的磨损特性，分析确定其磨损形式以及磨损机制，明确影响某种具体磨损形式的主要因素有哪些，从而优化材料的选取和之后相应的加工工艺。将磨损对经济的损耗尽可能的降低到最小化。

 2520不锈钢管因其优良的耐腐蚀性能而广泛应用于各行各业，尤其是石油化工、输送管道、煤炭开采和锅炉管道等具有极强的腐蚀环境的行业。但相较于高猛钢等合金材料，不锈钢硬度低，耐磨损性能比较差，大多数零部件由于严重的磨损而失效。因此，在实际应用中如何在其优良的耐蚀性能的基础上提高其耐磨损性能至关重要。目前针对改善不锈钢的耐磨损性能的研究主要有激光熔覆和化学热处理（渗碳、渗氮、碳氮共渗）等。作为机械制造过程中最重要的过程之一，充分发挥材料潜力的热处理工艺在提高不锈钢耐磨性能方面却很少报道。2520不锈钢管中含有大量的铬、镍等元素，导致其在铸造以及随后的热处理或服役过程当中很容易在晶界间析出第二相。由于析出相（主要是碳化物）的硬度较基体硬度高，在磨损过程中承载载荷，阻碍犁削的作用，并且阻碍运动位错，有利于提高耐磨损性能。所以只要采取适当的热处理工艺，在金属内部析出适当形貌的析出物，使得对不锈钢本身耐腐蚀性能影响不大却有助于改善其耐磨性能的前提下，利用热处理工艺发展耐磨蚀的合金是可行的。至德钢业以310S不锈钢管为原料，通过不同的回火时间获得不同形貌与数量的晶间析出物，探讨其耐磨损性能并分析其磨损机制，从而获得合理的热处理工艺。

 浙江至德钢业有限公司研究了回火时长对2520不锈钢管在去离子水中的摩擦磨损性能的影响，并根据划痕形貌对其磨损机理进行了分析。结果表明：

  1. 随着回火时间的延长，2520不锈钢管在去离子水中的磨损率逐渐减小，耐磨性能有所提高。这主要是由于回火时间的增加，不锈钢晶界处析出的含Gr硬质析出相数量增加并粗化，对犁沟切削的阻挡作用逐渐增强。

  2. 回火时间对材料在去离子水介质中的摩擦系数的影响比较小，只有回火处理的试样的摩擦系数略有减小。可能是由于晶界析出相含量太少，对犁沟磨损的阻碍作用比较小。

  3. 310S不锈钢管在去离子水介质中主要的摩擦形式为磨粒磨损。相较于2520不锈钢管，Al2O3陶瓷球的硬度极高，其表面微峰嵌入到不锈钢的基体内并在其表面不断反复地刮擦，在正压力和切应力的共同作用下不锈钢表面发生严重的塑性变形，变得硬而脆。当其达到屈服极限便会从表面脱落形成磨屑，对摩擦表面进行犁削，形成磨粒磨损。