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本文以高端轴承应用为背景,研究M50钢阳极层离子源辅助渗氮层组织和性能,在减少对试样表面粗糙度影响的基础上,获得所需的组织与性能。研究了阳极层离子源等离子体的产生特性,分析空间位置、等离子体供电电流、炉内气压对等离子体密度与离子能量的影响及变化规律;研究了渗氮温度、含氮等离子体密度、炉内气氛与气压、渗氮时间对M50钢阳极层辅助离子源渗层组织性能的影响;同时作为对比试验,分析了参数对M50钢辉光放电辅助渗氮层的组织与性能的影响。采用朗缪尔探针对产生的等离子体密度与能量进行测量分析;采用OM、SEM、EDS对渗层组织结构、磨痕形貌、磨痕元素成分、磨损量进行观察计算分析;对渗层的硬度梯度分布、摩擦磨损性能进行测试分析;采用轮廓仪对渗氮后试样的表面粗糙度进行测量分析。研究结果表明对于阳极层离子源产生的等离子体,其密度随着所加电流的增加而增大;在某一气压下达到峰值,过高或过低都会使其降低;存在一“等离子体密度高、能量小”的稳定区间,作为渗氮时试样的摆放位置。对于阴极板辉光放电产生的等离子体,其密度随着阴极电压的增加而升高,但都处于1015 m-3量级,正对着阴极板区域内等离子体的密度与能量均很稳定。M50钢经过4小时阳极层离子源辅助获得的渗氮层,深度可达40μm,渗层未出现白亮化合物层,扩散层中无脉状组织;渗氮温度、等离子体密度、混合气体中氢气含量的增加,均会提升渗氮层的硬度梯度与深层深度;表面硬度提升至1000HV0.1左右,渗层硬度分布下降缓慢,磨损机制主要为氧化磨损与粘着磨损,磨损率较未处理M50钢降低80%以上,表面粗糙度由抛光后的0.015μm升至最高0.06μm。使用辉光放电辅助渗氮的M50钢,相对于离子源辅助渗氮,获得的渗层深度较浅,渗层硬度与表面硬度较低,渗层中无氮化物脉状组织;渗氮温度、等离子体密度、氮气气压的增加,均会促进氮的扩散;磨损率较未处理M50钢降低75%以上,磨损机制主要为氧化磨损与粘着磨损,粗糙度改变极小最高增加至0.04μm。