外加顆粒法制備雙金屬復合材料的組織與性能研究.pdf

1、本文采用一臺爐子冶煉復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的離心機模具中，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/球墨鑄鐵雙金屬復合軋輥鑄件。利用HR-150D型洛氏硬度計和JB-300B型擺錘式沖擊試驗機等力學性能檢測設備測試不同熱處理狀態(tài)下試樣的力學性能；借助MH-3數顯顯微硬度儀對高鉻鑄鐵與球墨鑄鐵結合界面附近的顯微硬度進行測量

2、；采用光學顯微鏡、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-盤摩擦磨損實驗機，對不同熱處理狀態(tài)下試樣的高速摩擦磨損特性進行研究，并借助電子掃描電鏡分析其磨損機理。
　　上述試驗結果表明：
　　1.采用外加顆粒法制備的高鉻鑄鐵-球墨鑄鐵雙金屬復合軋輥，熱處理工藝對其表面工作層的力學性能具有一定的影響。在900~1000℃

3、奧氏體化溫度范圍內，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，力學性能匹配良好。其力學性能可達到：沖擊韌性5.2~6.6J/cm2；硬度HRC56.7~64.8。
　　2.復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 EDS分析，這些碳化物是含有 Fe、C和 Cr等元素的復合式碳化物。
　　3.所制備的雙金屬復合軋輥，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，結合處無氣孔、夾雜、裂紋和空隙等鑄造缺陷；從球墨鑄鐵一側向高鉻鑄鐵層，球狀石墨的數量越來越少，尺寸越來越?。粡母咩t鑄鐵一側向球鐵層，條、塊狀碳化物的數量越來越少，尺寸越來越小。在結合界面高鉻鑄鐵側的顯微硬度約為800

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

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