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，并具有微動磨損趨勢，阻礙了這類材料在需要耐腐蝕和耐磨損領(lǐng)域中的應(yīng)用。德國鮑迪克公司耐磨板處理（S3P）線提供了增加材料機械性能而不改變耐腐蝕特性的解決方案。熱化學(xué)擴散工藝形成富碳或富氮S相，同時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，本文將主要介紹耐磨板在汽車行業(yè)的應(yīng)用。
耐磨板長期以來被用作汽車結(jié)構(gòu)件或裝飾件。一個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上大量使用，因為鐵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)合了機械強度和極高的抗腐蝕性能。汽車行業(yè)正面臨著安全和高效方面的嚴(yán)格要求，這對應(yīng)用耐磨板材料來說是一個極好的機遇。
1.抗機械摩擦的新前沿
下面來看一個具體例子。某汽車工程公司生產(chǎn)滑動軸承，在應(yīng)用S3P線處理后，生產(chǎn)出的滑動軸承性能得到提升，證實了S3P如何完美地改善耐磨板的力學(xué)性能。對電磁閥用滑動軸承，當(dāng)采用未經(jīng)硬化處理的耐磨板時，軸承工作24萬次后失效，而采用類金剛石涂層（DLC）材料時，在7400萬次后失效。當(dāng)使用表面低溫硬化處理的耐磨板時，軸承壽命遠(yuǎn)超過任何以往的記錄，軸承在工作5.6億次后仍然可以運轉(zhuǎn)。盡管DLC具有非常高的滑動性能，它的表面硬度遠(yuǎn)超過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擴散層，其關(guān)鍵優(yōu)勢是消除任何可能的分層風(fēng)險，這對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1000HV0.05，但是在快速裝爐過程中仍然保持塑性。這些特征使其應(yīng)用在高產(chǎn)、高技術(shù)汽車行業(yè)的許多地方，目前應(yīng)用領(lǐng)域包括內(nèi)燃機、動力傳遞、傳動和排氣系統(tǒng)。S3P甚至可以硬化體積最小的零部件，這帶來成本優(yōu)化。以下給出的例子說明這些硬化耐磨板可以滿足更多領(lǐng)域并降低總成本。
3.消除動力連接件的擦傷
安裝在內(nèi)燃機附件的機械運動零件遭受相對高的腐蝕。路面上的鹽分或者在濱海附近開車，增加了不同機械零件腐蝕損害的風(fēng)險。發(fā)動機艙內(nèi)的高溫進一步提高腐蝕效應(yīng)。當(dāng)考慮發(fā)動機內(nèi)部使用腐蝕性生物燃料時，機械零件也會遭受其他形式的腐蝕。
對動力連接件而言，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。按照ASTM G98標(biāo)準(zhǔn)對AISI 316L耐磨板進行的測試結(jié)果表明，與未經(jīng)處理的表面相比，經(jīng)處理后擦傷門檻應(yīng)力值大幅提升。未經(jīng)處理耐磨板在45.5MPa時被擦傷，而滲碳表面在842.5MPa時還未見擦傷。這一數(shù)值超過材料的屈服強度，因此發(fā)生塑性變形。