等离子弧，作为仅次于激光的、高能量密度的表面热处理热源，可以实现零件或部件的选择性表面淬火。使难于进行整体淬火，局部淬火或修复的零件，获得理想的硬度，达到使用低廉的材料，获得性能优异表面的目的。由于它的热源装置便宜，成本低，操作简单，体积小，热效率高而受到关注。在国内外，等离子弧表面淬火的研究已转入到实用阶段，淬火后零件的寿命明显提高。但是在等离子弧淬火表面的摩擦磨损机理研究方面，国内外研究甚少。从等离子弧淬火的工艺实践看，宏观认为淬火质量良好的表面，其微观表面状态及表面质量有着很大的差别，如45钢表面淬火硬度可达60-65HRC，宏观看，淬火前后表面质量相似，但用微观分析发现所获得的表面粗糙度、表面轮廓形状均有较大的不同，究竟这些因素会对摩擦磨损性能产生什么样的影响，淬火表面的理想润滑模型如何，本文旨在这方面进行探讨，以提高表面的淬火工艺质量，为今后淬火参数控制提供理论依据。 通过控制加工精度、加工纹理的方向、淬火参数保持试件初始条件的一致性，然后在V-700往复运动试验机上对淬火后形成的各种典型形貌的试件，在不同载荷、不同速度、不同滑动距离与摩擦系数和磨损量之间的关系进行试验。用OLYMPUS金相组织分析仪分析各种淬火参数的组织成分。用SEM、表面轮廓仪研究表面摩擦前后的形貌特征。 通过对等离子弧淬火表面分析发现，在等离子弧扫描过的表面呈现条纹状淬硬带，淬硬带的垂直切向断面呈现含有隐晶马氏体的月牙带，月牙带在表面形成5μm左右的凸起，使表面轮廓产生类似正弦波的形状。由于不同的淬火硬度、淬火枪的喷嘴直径、扫描螺距导致表面的波高、波距、波宽及波的斜率随之改变，从而影响表面的润滑状态，综合研究表明：合理地控制等离子弧淬火条纹的波高、波距、波宽及波的斜率可以获摩擦磨损性能优良的表面。 而进行淬火条纹和网格与运动方向夹角的合理设计也是非常必要的，等离子弧淬火条纹与运动方向夹角成90～78°时，润滑效果最好，因之摩擦系数最小，减摩性能最佳；淬火网格α-β中，α方向的淬火带90～78°、β方向的淬火带45°润滑效果最好，摩擦系数最小，减摩性能最佳；淬火网格中α-β中α方向带具有增大油楔力的作用和β方向的淬火带具有导油润滑的作用，使网格淬火表面比条纹淬火表面具有更加优异的减摩与润滑效果，所以合适的网格淬火比条纹淬火表面具有更好的减摩性与耐磨性。 通过对淬火后表面进行不同研磨量、不同化学跑合量的研究表明，淬火后表面经过后处理工艺，会使表面润滑状况得到进一步改善，但需要保持一定的波度值，只有合理的波度值才能建立理想的润滑模型。进一步研究表明研磨、化学跑合两种后处理工艺相比，化学跑合对于提高摩擦副的减摩与耐磨性具有明显的优势，在淬火后表面粗糙度Ra为0.6～0.8μm以下时，可直接采用化学跑合工艺，提高二次加工的效率和配合性能。将化学跑合应用于等离子弧淬火的后处理工艺，使等离子弧淬火工艺作为最后一道工序，大幅度提高零部件的减摩性与耐磨性，简化工序，提高了生产效率。 通过对装甲车及坦克零部件进行选择性表面淬火工艺处理，解决了装甲车辆上大件修复部位局部淬火的难题，如扭力轴、曲臂、平衡肘等。满足了零件修复工艺；变形小，能保证淬火表面的粗糙度和几何尺寸符合图纸要求。 通过上述的试验分析研究，提出了在摩擦磨损状态下，等离子弧淬火表面物理状态的表征方法及表面形貌参数的描述方法；等离子弧淬火表面摩擦磨损机理的初步模型。 综合研究表明，摩擦表面的等离子弧淬火条纹和网格的方向设计，将成为提高材料寿命、减少能源消耗的一种简单可行的方法。