在LZ50钢表面进行低温离子渗硫处理,研究了渗硫层及LZ50钢基体在干态不同角位移幅值下的转动微动磨损行为。在对渗硫层及LZ50钢基体转动微动摩擦动力学特性分析的基础上,对其转动微动损伤行为进行了分析。结果表明:渗硫层结构主要由FeS和FeS2相组成;渗硫层及LZ50钢基体的转动微动运行区域强烈依赖于转动角位移幅值,呈现部分滑移和完全滑移两个微动区域,混合区未观察到,且渗硫层未改变LZ50钢基体的微动运行区域;在整个部分滑移区和滑移区的跑合阶段,由于渗硫层的固体润滑作用,使摩擦因数均低于LZ50钢基材;渗硫层可以显著降低基材的磨损,在部分滑移区损伤轻微,在滑移区的损伤机制主要表现为剥层、磨粒磨损和氧化磨损。

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。