ZTA/高铬铸铁基复合材料的制备及磨损性能研究

将粒径为2～3 mm的ZTA(ZrO2增韧Al2O3)陶瓷颗粒与自制粘结剂经混合烧结后,获得蜂巢状陶瓷预制体,浇注金属液铸渗陶瓷预制体,成功制备出ZTA陶瓷颗粒增强高铬铸铁基耐磨复合材料,并考察了复合材料的三体磨料磨损性能.结果表明,复合材料中陶瓷颗粒的体积分数为47％～55％;陶瓷颗粒与基体界面致密,无缩孔、裂纹等缺陷;复合材料的三体磨料磨损性能是高铬铸铁基体的2.41倍.     

颗粒增强钢基耐磨复合材料的制备、组织与性能

采用铸渗法成功制备出ZTA(ZrO2增韧A12O3)陶瓷颗粒增强合金钢基耐磨复合材料.制备方法:将陶瓷颗粒与自制粘结剂混合填充到具有一定型腔的模具中,加压凝固后获得多孔连通的陶瓷预制体;将预制体固定到铸型中,浇注合金钢,浇注温度1 500--1 560℃,金属液铸渗预制体获得局部复合的耐磨复合材料.结果表明:铸渗效果良好,陶瓷颗粒与合金钢基体界面结合紧密,无缩孔、裂纹等缺陷;陶瓷颗粒在复合材料中的体积分数为42％～56％;在三体磨料磨损条件下,ZTA/合金钢复合材料的抗三体磨料磨损性能是合金钢基体的4.37倍.     

WC颗粒增强高铬铸铁基表面复合材料喷射口衬板的研制

采用负压铸渗法成功制备出WC颗粒增强高铬铸铁基表面复合材料喷射口衬板。考察了复合材料的三体磨料磨损性能及实际工况服役效果。结果表明 :颗粒的体积分数可达 5 2 % ,界面致密 ,组织中无夹渣、裂纹等缺陷。复合材料的耐三体磨料磨损性能是高铬铸铁的 5 .1倍 ,衬板的使用寿命是原来的 3.5倍     

定向分布的高铬铸铁棒增强高锰钢基复合材料

将直径为3.2 mm的高铬合金粉芯焊丝插入到高锰钢熔体中,制备出了定向分布的高铬铸铁棒增强高锰钢基复合材料。并利用光学显微镜、扫描电镜、XRD、显微硬度计以及三体磨粒磨损试验对淬火态的该复合材料进行分析和表征。结果表明,淬火后的复合材料由定向分布的高铬铸铁棒增强体和奥氏体高锰钢基体组成,增强体由奥氏体枝晶,以及残余奥氏体与M7C3碳化物的共晶体组成;增强体的硬度在1100～1280 HV0.1,为高锰钢基体硬度的4～5倍;将铸态的复合材料与高锰钢试样相比,淬火态的复合材料表现出较好的耐磨性。     

高铬铸铁基体组织对冲击磨损的影响

研究了具有一定碳化物体积分数而基体组织不同的高铬铸铁在不同冲击磨损条件的磨损特性，结果表明，磨料改变引起磨损失重，磨损次序和磨损失效机制的变化。     

高铬铸铁磨损试验的现象分析

对Ｃｒ１５类型的几种高铬铸铁进行了不同的磨损试验，运用简化的磨料磨损模型，解释了所呈现的现象。     

材料复合视角下的高铬铸铁组织结构

高铬铸铁可以看成是由增强相和基体相组成的颗粒增强复合材料,从材料复合的角度对高铬铸铁磨料磨损进行了分析。结果表明:高铬铸铁中碳化物保护基体减少受磨料冲击和磨损,基体固定和支撑碳化物以免碳化物失稳或被拔出;碳化物尺寸太小容易被冲断或被连根挖出,尺寸太大脆断倾向大;碳化物间距过大,磨料落在基体上的机率增大,间距过小时又使得基体难于固定和支撑;碳化物体积分数过小不耐磨,过大会使基体过于弱化;不同组织类型的基体性能差异很大,其中马氏体基体最耐磨但韧性差。结合分析结果,综述了高铬铸铁中碳化物和基体的主要控制方法。     

基体组织对高铬铸铁磨损行为影响的研究

研究了具有规定碳化物体积份数而基体组织不同的高铬铸铁在两体静磨损条件下的磨损特性。结果表明:随着磨料的改变,合金抗磨能力发生变化,磨料硬度高,磨损量大。     

WC颗粒增强Cr系白口铸铁复合材料的三体磨损性能的研究

系统研究了在三体磨损条件下,WC颗粒增强Cr系白口铸铁表层复合材料的抗磨损性能,并与相应的Cr系白口铸铁的抗磨损性能进行了比较.结果表明,铸态去应力处理时,Cr系白口铸铁随着金属Cr含量的增加,其耐磨性有所增强;Cr含量从2%增加到26%,相对耐磨性从1增加到1.39,而复合材料相对于基体材料的耐磨性提高到了6以上.硬化态去应力处理时,Cr系白口铸铁随着金属Cr含量的增加,其耐磨性略有增强;Cr含量从2%增加到26%,相对耐磨性从1增加到1.29,而复合材料相对于基体材料的耐磨性提高到5以上.可见,为了提高Cr系白口铸铁材料表层的耐磨性能,采用制备WC颗粒增强Cr系抗磨白口铸铁表层复合材料的途径十分有效.     

WC颗粒增强Cr系抗磨白口铸铁表层复合材料抗磨损性能的研究

本文研究了在三体磨损条件下,WC颗粒增强Cr系白口铸铁表层复合材料的三体磨损性能;并与相应的Cr系白口铸铁的三体磨损性能进行了比较.结果表明,铸态去应力处理时,Cr系白口铸铁随着金属Cr含量的增加,其耐磨性有所增强.Cr含量从2%增加到26%,相对耐磨性从1增加到1.39,而复合材料相对于基体材料的耐磨性提高到了6以上;硬化态去应力处理时,Cr系白口铸铁随着金属Cr含量的增加,其耐磨性略有增强.Cr含量从2%增加到26%,相对耐磨性从1增加到1.29,而复合材料相对于基体材料的耐磨性提高到5以上.可见,为了提高Cr系白口铸铁材料表层的耐磨性能,采用WC颗粒增强Cr系抗磨白口铸铁表层复合材料的途径十分有效.     

退火工艺对高铬铸铁组织及性能的影响

用金相、SEM、X射线衍射相分析等手段 ,研究了含 2 0 %Cr的高铬铸铁在不同退火条件下的组织及性能。研究结果表明 ,以 85 0℃× 2h +6 80℃× 4h的退火工艺 ,显著降低了基体的硬度 ,同时也获得了较均匀的基体组织。     

碳含量对高铬铸铁性能的影响

通过力学性能、耐磨性能测试、金相组织观察、SEM形貌分析以及残余奥氏体测定。研究了碳含量对高铬铸铁性能的影响。试验结果表明，随着含碳量的增加，冲击韧度、残余奥氏体含量、滑动式磨损率下降：硬度随着含碳量的增加先上升，而后出现下降趋势；滚筒式磨损条件下，含1．8％C（质量分数）的高铬铸铁磨损率最小，耐磨性能最好。     

氮对低碳高铬铸铁性能的影响

通过力学性能、耐磨性能测试以及金相组织观察和ESEM形貌分析，研究了氮含量对低碳高铬铸铁性能的影响。试验结果表明，随着含氮量的增加，共晶碳化物在结晶过程中方向性生长减缓，形状趋于粒状；二次碳化物数量增加，形貌和尺寸也发生变化。随着含氮量的增加，低碳高铬铸铁的硬度增加，冲击韧度下降，滑动式和滚筒式磨损率下降。     

金属型铸造高铬铸铁Cr20组织及性能的研究

研究了金属型铸造高铬铸铁Cr20的铸态组织和性能,以及主要合金元素对性能的影响。结果表明,用金属型铸造的高铬铸铁Cr20的铸态组织为奥氏体基体,共晶碳化物为孤立的块状分布,具有较高的硬度和一定的韧性,并且还可以降低合金元素Mo和Ni的加入量。对于不能通过常规热处理进行淬火硬化的高铬铸铁件,可用金属型铸造来满足在铸态下使用的要求。     

高铬白口铸铁耐磨性和显微组织的关系

研究了高铬白口铸铁亚临界热处理后耐磨性和显微组织的关系。结果表明，高铬铸铁在亚临界热处理过程中C和Cr以M23C6型二次碳化物的形式析出，导致奥氏体Ms点升高，使其在冷却时发生马氏体转变。马氏体的高硬度改善了合金耐磨性。合金耐磨性和合金组织中残留奥氏体含量具有相互对应关系，本试验中此含量为10％左右。当残留奥氏体含量低于10％时，由于（Fe，Cr）23C6发生向M3C型碳化物的原位转变，相应的组织转变为珠光体，导致耐磨性急剧下降。     

灰铸铁表面WC颗粒-高铬铸铁铸渗层研究

采用铸渗技术,研究了在灰铸铁表面获得良好WC颗粒－高铬铸铁铸渗层工艺以及铸渗层组织和耐磨性。结果表明,在适宜工艺条件下,铸渗层平整、均匀、与基体结合良好,具有优良的抗磨粒磨损性能。用WC颗粒－高铬铸铁铸渗法制造的灰铸铁基搅拌机叶片,其使用寿命是Q235钢制叶片的三倍以上。