42CrMo钢具有优良的力学性能,强度高,韧性高,疲劳极限较高,广泛应用于齿轮、轴承套圈、螺栓等关键机械基础件。为了提高零部件在复杂恶劣的工况下的服役寿命,通常采用离子氮化技术对零件表面进行强化处理。实际工况中,大多数零部件承受的载荷非常复杂,极易发生冲击和微动磨损,对零件表面造成严重损伤,大大降低其服役寿命,甚至导致机械设备发生严重的事故。但是,现有研究集中于离子氮化材料的滑动磨损性能,极少探讨离子氮化对材料的冲击和微动磨损性能的影响。本文选用42CrMo钢进行离子氮化处理,采用SiC陶瓷球作为对磨副,对渗氮后的42CrMo钢进行了系统的冲击磨损和切向微动磨损试验。利用扫描电镜(SEM)、光镜(OM)分析磨痕形貌,采用能谱仪(EDS)分析微区成分,通过白光干涉表面形貌仪分析磨痕三维形貌,系统地研究了离子渗氮对42CrMo钢的冲击界面响应情况、切向微动磨损行为以及损伤机理的影响。本文获得的结论如下:(1)渗氮气体中N原子含量的改变会导致氮化层相结构和性能变化。随着N原子含量增加,试样表面从只生成γ’单相化合物转变为生成ε+γ’复合相化合物,表面硬度和截面硬度增大。离子氮化降低了42CrMo钢的冲击峰值力和能量吸收率,提高了表面硬度,增强了42CrMo钢的抗冲击磨损性能。其中生成ε+γ’复合相化合物层的氮化试样磨损量最小,具备最好的耐冲击性能。(2)冲击动能的变化影响42CrMo钢离子氮化试样的冲击磨损机制。当冲击动能较低时,氮化试样的磨痕中心和边缘都发现了轻微的剥层和剥落;当冲击动能较高时,磨痕中心的损伤相对较轻,在氮化试样的磨痕边缘发现了大量明显的剥层和剥落。(3)位移幅值和法向载荷对42CrMo钢离子氮化试样的微动运行区域和磨损机制有显著的影响。随着法向载荷的增加或者位移幅值的减小,氮化试样的微动运行工况由完全滑移区转变为部分滑移区。在完全滑移区,磨损机制主要为氧化磨损、剥落和磨粒磨损。在部分滑移区,氮化试样的磨损机制主要为轻微的塑性变形,相比于基材试样,氮化试样表现出更强的抗微动磨损性能。