盡管奧氏體耐磨板因優(yōu)異的耐蝕性而得到大量應(yīng)用，但其摩擦學(xué)特性差，尤其是抗磨蝕或粘著磨損性能低，并具有微動(dòng)磨損趨勢(shì)，阻礙了這類(lèi)材料在需要耐腐蝕和耐磨損領(lǐng)域中的應(yīng)用。德國(guó)鮑迪克公司耐磨板處理（S3P）線提供了增加材料機(jī)械性能而不改變耐腐蝕特性的解決方案。熱化學(xué)擴(kuò)散工藝形成富碳或富氮S相，同時(shí)避免碳化物或氮化物析出。典型的應(yīng)用包括食物、飲料、藥物、醫(yī)療用品以及化學(xué)工藝設(shè)備，不過(guò)，本文將主要介紹耐磨板在汽車(chē)行業(yè)的應(yīng)用。
耐磨板長(zhǎng)期以來(lái)被用作汽車(chē)結(jié)構(gòu)件或裝飾件。一個(gè)典型的例子就是勞斯萊斯幻影的奧氏體耐磨板前罩板和耐磨板內(nèi)嵌件。耐磨板中主要是鐵素體耐磨板在汽車(chē)上大量使用，因?yàn)殍F素體耐磨板能夠使排氣系統(tǒng)在高溫、腐蝕環(huán)境下工作。如排氣岐管、管路和消音器等零部件，均采用AISI 409耐磨板制作。更昂貴的耐磨板，如雙相耐磨板，已經(jīng)在汽車(chē)上得到規(guī)模應(yīng)用，由雙相耐磨板制作的功能零件結(jié)合了機(jī)械強(qiáng)度和極高的抗腐蝕性能。汽車(chē)行業(yè)正面臨著安全和高效方面的嚴(yán)格要求，這對(duì)應(yīng)用耐磨板材料來(lái)說(shuō)是一個(gè)極好的機(jī)遇。
1.抗機(jī)械摩擦的新前沿
下面來(lái)看一個(gè)具體例子。某汽車(chē)工程公司生產(chǎn)滑動(dòng)軸承，在應(yīng)用S3P線處理后，生產(chǎn)出的滑動(dòng)軸承性能得到提升，證實(shí)了S3P如何完美地改善耐磨板的力學(xué)性能。對(duì)電磁閥用滑動(dòng)軸承，當(dāng)采用未經(jīng)硬化處理的耐磨板時(shí)，軸承工作24萬(wàn)次后失效，而采用類(lèi)金剛石涂層（DLC）材料時(shí)，在7400萬(wàn)次后失效。當(dāng)使用表面低溫硬化處理的耐磨板時(shí)，軸承壽命遠(yuǎn)超過(guò)任何以往的記錄，軸承在工作5.6億次后仍然可以運(yùn)轉(zhuǎn)。盡管DLC具有非常高的滑動(dòng)性能，它的表面硬度遠(yuǎn)超過(guò)S相，但是S3P處理能使耐磨板零件抗腐蝕性能、硬度、韌性和疲勞強(qiáng)度等綜合性能得到大幅提升。
2.更深入的應(yīng)用領(lǐng)域
在表面低溫硬化條件下形成的10-40μm擴(kuò)散層，其關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)是消除任何可能的分層風(fēng)險(xiǎn)，這對(duì)抗壓力沖擊和熱沖擊性能而言也是有益的。盡管耐磨板中富碳S相的硬度超過(guò)1000HV0.05，但是在快速裝爐過(guò)程中仍然保持塑性。這些特征使其應(yīng)用在高產(chǎn)、高技術(shù)汽車(chē)行業(yè)的許多地方，目前應(yīng)用領(lǐng)域包括內(nèi)燃機(jī)、動(dòng)力傳遞、傳動(dòng)和排氣系統(tǒng)。S3P甚至可以硬化體積最小的零部件，這帶來(lái)成本優(yōu)化。以下給出的例子說(shuō)明這些硬化耐磨板可以滿足更多領(lǐng)域并降低總成本。
3.消除動(dòng)力連接件的擦傷
安裝在內(nèi)燃機(jī)附件的機(jī)械運(yùn)動(dòng)零件遭受相對(duì)高的腐蝕。路面上的鹽分或者在濱海附近開(kāi)車(chē)，增加了不同機(jī)械零件腐蝕損害的風(fēng)險(xiǎn)。發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)的高溫進(jìn)一步提高腐蝕效應(yīng)。當(dāng)考慮發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部使用腐蝕性生物燃料時(shí)，機(jī)械零件也會(huì)遭受其他形式的腐蝕。
對(duì)動(dòng)力連接件而言，特別是抗擦傷能力尤為重要。與未經(jīng)處理的表面相比，低溫滲碳表面具有明顯優(yōu)勢(shì)。按照ASTM G98標(biāo)準(zhǔn)對(duì)AISI 316L耐磨板進(jìn)行的測(cè)試結(jié)果表明，與未經(jīng)處理的表面相比，經(jīng)處理后擦傷門(mén)檻應(yīng)力值大幅提升。未經(jīng)處理耐磨板在45.5MPa時(shí)被擦傷，而滲碳表面在842.5MPa時(shí)還未見(jiàn)擦傷。這一數(shù)值超過(guò)材料的屈服強(qiáng)度，因此發(fā)生塑性變形。