外加顆粒法制備雙金屬復(fù)合材料的組織與性能研究.pdf

1、本文采用一臺(tái)爐子冶煉復(fù)合軋輥表面工作層和芯部所需鐵水，并通過外加高碳鉻鐵顆粒法和離心鑄造，將高碳鉻鐵顆粒直接加入旋轉(zhuǎn)的離心機(jī)模具中，制備軋輥輥身，再采用重力鑄造法澆注輥芯而制成了尺寸為180mm×500mm的高鉻鑄鐵/球墨鑄鐵雙金屬復(fù)合軋輥鑄件。利用HR-150D型洛氏硬度計(jì)和JB-300B型擺錘式?jīng)_擊試驗(yàn)機(jī)等力學(xué)性能檢測設(shè)備測試不同熱處理狀態(tài)下試樣的力學(xué)性能；借助MH-3數(shù)顯顯微硬度儀對(duì)高鉻鑄鐵與球墨鑄鐵結(jié)合界面附近的顯微硬度進(jìn)行測量

2、；采用光學(xué)顯微鏡、配備了EDAX能譜儀的JSM-5610LV型電子掃描電鏡和德國布魯克D8型X射線衍射儀等微觀分析儀器觀察和分析試樣的微觀組織；采用MMS-1G高速銷-盤摩擦磨損實(shí)驗(yàn)機(jī)，對(duì)不同熱處理狀態(tài)下試樣的高速摩擦磨損特性進(jìn)行研究，并借助電子掃描電鏡分析其磨損機(jī)理。
　　上述試驗(yàn)結(jié)果表明：
　　1.采用外加顆粒法制備的高鉻鑄鐵-球墨鑄鐵雙金屬復(fù)合軋輥，熱處理工藝對(duì)其表面工作層的力學(xué)性能具有一定的影響。在900~1000℃

3、奧氏體化溫度范圍內(nèi)，隨著奧氏體化溫度的升高，宏觀硬度的變化趨勢為先增大后減小，而沖擊韌度略微下降，在950℃奧氏體化時(shí)，力學(xué)性能匹配良好。其力學(xué)性能可達(dá)到：沖擊韌性5.2~6.6J/cm2；硬度HRC56.7~64.8。
　　2.復(fù)合軋輥表面高鉻鑄鐵層鑄態(tài)下的微觀組織為：合金碳化物+珠光體+殘余奧氏體。經(jīng)熱處理，其微觀組織變?yōu)椋夯鼗瘃R氏體+Cr7C3+殘余奧氏體+少量Cr23C6和 Cr3C，初生碳化物的形貌呈條狀、塊狀和菊花狀等

4、；在馬氏體基體上分布有大量顆粒狀回火碳化物，經(jīng) EDS分析，這些碳化物是含有 Fe、C和 Cr等元素的復(fù)合式碳化物。
　　3.所制備的雙金屬復(fù)合軋輥，其高鉻鑄鐵與球墨鑄鐵的連接界面清晰，兩種合金呈犬牙狀相互交織在一起，結(jié)合處無氣孔、夾雜、裂紋和空隙等鑄造缺陷；從球墨鑄鐵一側(cè)向高鉻鑄鐵層，球狀石墨的數(shù)量越來越少，尺寸越來越??；從高鉻鑄鐵一側(cè)向球鐵層，條、塊狀碳化物的數(shù)量越來越少，尺寸越來越小。在結(jié)合界面高鉻鑄鐵側(cè)的顯微硬度約為800

5、HV，球墨鑄鐵側(cè)的顯微硬度約為350HV，可見，復(fù)合界面兩側(cè)顯微硬度的差別比較大，但是在結(jié)合界面處顯微硬度的降低比較緩和。表明，合金元素在結(jié)合界面處發(fā)生了擴(kuò)散，兩種金屬達(dá)到良好的冶金結(jié)合。
　　4.高速摩擦磨損試驗(yàn)表明，奧氏體化溫度、外加法向載荷和摩擦線速度均對(duì)復(fù)合軋輥耐磨層材料的高速摩擦磨損性能具有顯著影響。在試驗(yàn)溫度范圍內(nèi)，磨損失重量隨著奧氏體化溫度的升高發(fā)生變化，在950℃奧氏體化時(shí)磨損失重量最小，此時(shí)耐磨性最佳；在摩擦線速

6、度不變時(shí)，隨著外加法向載荷的增加，復(fù)合軋輥耐磨層試樣的線磨損率逐步增大，而摩擦系數(shù)逐步減?。辉谕饧臃ㄏ蜉d荷不變時(shí)，隨著摩擦線速度的增大，復(fù)合軋輥耐磨層試樣的線磨損率逐步增大，而摩擦系數(shù)逐漸減小。據(jù)分析，耐磨層材料的磨損機(jī)制主要為磨粒磨損、氧化磨損和粘著磨損。在相同的試驗(yàn)條件下，所制備復(fù)合軋輥耐磨層材料銷試樣的磨損失重量、線磨損率和摩擦系數(shù)均小于高合金耐磨鋼的磨損失重量、線磨損率和摩擦系數(shù)，表明所制備復(fù)合軋輥耐磨層材料的高速摩擦磨損性能優(yōu)