硬质合金/高铬铸铁基复合材料的界面特性及磨损性能研究

以WC-Co硬质合金棒为增强体,采用消失模镶铸工艺制备了硬质合金/高铬铸铁基表层耐磨复合材料,并对其界面微观组织和三体磨料磨损性能进行了研究.通过对界面微观组织的观察发现,由于硬质合金表层的熔解和W、C、Co、Fe、Cr等合金元素的扩散,硬质合金与高铬铸铁界面出现了厚度约为800μm的过渡层,在过渡层中生成了含有W、Co、Fe和Cr元素的碳化物,确保了增强体和基体之间为良好的冶金结合.三体磨料磨损试验结果表明,复合材料的耐磨性是高铬铸铁(热处理态和铸态)的6～8倍,这是因为增强体的高硬度及其与基体间的良好冶金结合,使得复合材料在磨损过程中,增强体对基体起到了有效的保护作用,从而表现出优异的耐磨性能.     

高铬铸铁在不同工作条件下磨料磨损耐磨性的研究

对含铬１５％、２０％、２８％,含碳２％～４％,含硼和不含硼,不同的热处理工艺,共计７２种成分状态的高铬系铸铁进行了低应力和冲击条件下的磨料磨损试验;测定了其宏观硬度,显微组织和碳化物数量;对宏观硬度、碳化物数量与耐磨性进行了相关分析。结果表明：磨损条件不同,磨损机理不同,其耐磨性的影响因素也不同,低应力磨料磨损的耐磨性与碳化物数量明显相关,冲击磨损的耐磨性与宏观硬度明显相关。此结论对根据不同工作条件合理选用高铬铸铁的成分和热处理工艺有指导意义。     

高铬铸铁在不同工作条件下磨料磨损耐磨性的研究

本文对含铬１５％、２０％、２８％，含碳２％～４％，含硼和不含硼，不同的热处理工艺，共计７２种成分状态的高铬系铸铁进行了低应力和冲击条件下的磨料磨损试验；测定了其宏观硬度，显微组织和碳化物数量；对宏观硬度、碳化物数量与耐磨性进行了相关分析。结果表明：磨损条件不同，磨损机理不同，其耐磨性的影响因素也不同，低应力磨料磨损的耐磨性与碳化物数量明显相关，冲击磨损的耐磨性与宏观硬度明显相关。此结论对根据不同工作条件合理选用高铬铸铁的成分和热处理工艺有指导意义．     

高铬白口铸铁抗磨粒磨损耐磨性与断裂韧性的研究

本文研究了两种基体组织状态及碳化物体积分数对高铬白口铸铁抗磨粒磨损耐磨性、断裂韧性K_(IC)、K_(Id)及亚临界裂纹扩展速率da/dN的影响。结果表明:高铬白口铸铁耐磨性与磨损系统有关;而其断裂韧性及亚临界裂纹扩展速率与基体组织状态、碳化物体积分数及其形态与分布有关。综合研究结果,从高铬白口铸铁耐磨性与断裂韧性最优化角度考虑,如果用软磨料,宜选用马氏体基体;采用硬磨料,则宜选用奥氏体基体。     

含硼高铬铸铁的组织及性能

在成分为2.7%C-17%Cr-0.7%M_0的高铬铸铁中设计了含硼量变化范围为0.1～1.2%的五种白口铸铁.考察了其铸态及热处理态的组织;进行了石英砂磨料和绿碳化硅磨料的三体磨损试验及湿式橡胶轮磨损试验;测定了材料的硬度、冲击韧性和断裂韧性.试验结果表明:硼促使化合物体积分数增加,并有新的硼碳化物形成;基体组织中铸态己有马氏体析出,具有更好的淬硬性;三体磨损石英砂磨料时随含硼量增加耐磨性显著提高,对碳化硅磨料则相反;在湿式橡胶轮磨损试验中约在0.9%B 处耐磨性出现了最大值;化合物量相近时,含硼与无硼高铬铸铁的韧性相当.     

锰白铜基铸造碳化钨复合材料的二体磨料磨损特性

以高铬铸铁为参考材料,研究了真空熔铸法制备的锰白铜基铸造碳化钨复合材料的二体磨料磨损特性.研究结果表明,使用不同硬度磨料时锰白铜基铸造碳化钨复合材料的耐磨性比高铬铸铁的耐磨性均有大幅度的提高,特别是使用石榴子石及绿SiC磨料时耐磨性提高的幅度分别达8倍及10倍以上,锰白铜基体的时效硬化对锰白铜基铸造碳化钨复合材料的二体磨料磨损耐磨性影响不大.     

低铬白口铸铁的冲蚀磨损与断裂韧性

通过稀土硅铁合金炉前孕育和热处理工艺改善碳化物形态分布及基体组织的强韧性,从而获得性能较为优越的低铬白口铸铁,对其进行断裂韧性测定和较系统的冲蚀磨损试验.结果表明:孕育处理使碳化物由连续网状分布转变为断续网状分布,同时细化了晶粒,导致断裂韧性K_(IC)的提高;并改善其冲蚀抗力;且表现为磨料越硬效果越显著,说明磨料硬度对低铬白口铸铁冲蚀抗力有显著影响:当磨料为较软的玻璃砂时,冲蚀抗力随材料基体硬度的提高而提高;当磨料为硬的碳化硅时,冲蚀抗力随断裂韧性K_(IC)的提高而提高;当材料硬度相近时,则断裂韧性越高,越耐冲蚀.文中结合冲蚀断口的扫描电镜观察及残留奥氏体转变量的X射线测定对试验结果及冲蚀机理进行了分析讨论.     

高铬铸铁—丁腈橡胶的摩擦磨损性能试验研究(三)

试验研究是在本系列试验(一)、(二)的基础上,采用石油井场泥浆作介质进行试验研究,以寻求高铬铸铁与丁腈橡胶对磨时的最佳工艺参数。试验是在MLD一10型动载磨料磨损试验机土进行的,对不同表面硬度和光洁度的高铬铸铁试环和不同硬度的丁腈橡胶试块,共进行了六个项目多组的试验,取得了1000多个数据,得出了高铬铸铁与丁腈橡胶对磨时高铬铸铁的表面硬度和光洁度及丁腈橡胶硬度的具体匹配值。同时得出了高铬铸铁表面硬度、光洁度,丁腈橡胶硬度,介质等诸因素对高铬铸铁、丁腈橡胶耐磨性影响的大小。进而提出了泥浆泵缸套活塞的有关工艺参数和使用中值得注意的问题。     

锰白口铸铁的磨粒磨损特性研究

本工作研究了一系列锰合金白口铸铁的磨粒磨损,用湿砂橡胶轮磨粒磨损试验机进行低应力磨粒磨损试验,从合金的化学成分、硬度、渗碳体碳化物体积分量和动态断裂韧性的角度分析了锰白口铸铁的磨粒磨损特性,用扫描电镜观察分析了试样的磨损表面,探讨了磨损机理。研究结果还给出了对于耐磨锰合金自口铸铁的适宜的锰、碳、硅含量。     

中锰白口铸铁的组织对其抗磨性的影响

中锰白口铸铁是适应我国资源和生产条件而研究发展的抵抗磨料磨损材料。由于其优异的经济效益和生产便利,已成功地用于制做砂浆泵体和分级机衬铁等矿山易磨件。 本文根据不同成分及热处理的中锰白口铸铁在各类磨料磨损试验机上测试的结果讨论组织对抗磨性的影响及此影响与各类磨料磨损的机制的关系。 低应力冲刷磨损的测试是在混砂盘及橡胶轮两种磨损试验机进行。高硬度的马氏体-碳化物组织最抗磨。脆性相的存在对抗磨性不利。硼加入中锰白口铸铁能使碳化物显微硬度和宏观硬度增加,但使强度和韧性降低。硼适量加入对抗磨性有利。这与此类磨损是宏观冲刷磨损机制有关。 高应力碾研磨损的测试是用肖盘对磨和三体滚轮挤轧两种磨损方式进行。抗磨性与硬度和韧性有关,但基体组织的显微硬度时常起决定性影响。中锰白口铸铁采用Cu Cr Mo综合合金化提高淬透性。残留奥体量大对抗磨性不利。这与此类磨损是以显微切削磨损机制为主有关。 最后小能量多次冲击磨损的测试是以冲头连续冲撞方式进行。抗磨性与材料的冲击韧性有很大关系。低碳含量,稀土变质处理改变碳化物为断开分布的板块状都可起有利影响。这是由于形变磨损机制在这类磨损中起主要作用。 如此可以得出结论,抗磨材料的最合适的组织与磨料磨损的类别和其     

一种新型导板材料的热处理研究

对一种新型高铬铸铁导板合金的组织与性能进行了研究。结果表明,由于加入变质剂和施加热处理,可使合金的使用性能大为提高。其理想的热处理工艺为980℃保温2h,空冷。微细组织研究发现,该合金中M_7C_3与M_(23)C_6两种碳化物的数量与分布分别决定着合金的硬度与韧性的高低。     

残余奥氏体对高铬白口铸铁磨料磨损特性的影响

本文通过改变高铬白口铸铁(15Cr-2Mo-1Cu)的热处理工艺,得到一系列残余奥氏体数量在0～60％范围内变化的基体组织;考察了残余奥氏体对低应力、高应力和有冲击载荷存在的动载磨料磨损特性的影响;运用X射线新方法测定了各种磨损后残余奥氏体诱发马氏体转变的数量、层深及分布梯度.研究结果表明:残余奥氏体对耐磨性的影响与磨损系统和残余奥氏体的稳定性有关.     

CrMnSi铸铁与Cr13RE铸铁耐磨性比较

在ML-10型二体磨损试验机和自制的腐蚀磨粒磨损试验机上,比较了经两种热处理后的CrMnSi铸铁与Cr13RE铸铁的耐磨性.结果表明:在二体磨损采用SiC和SiO_2磨料时,Cr13RE铸铁的耐磨性并不明显超过Ⅱ CrMnSi铸铁(用第二种热处理方法),Ⅱ CrMnSi铸铁磨损形式为切削和犁沟,Cr13RE铸铁为犁沟和相当靛量的剥落;在腐蚀磨粒磨损采用中性和碱性介质时,Cr13RE铸铁表现出良好的耐磨性.采用酸性介质时,Cr13RE铸铁的耐蚀性很差,磨面上存在大量的腐蚀磨损坑;Ⅱ CrMnSi铸铁硬度HRC约60,冲击值?>12.5J/cm~2.明显高于普通抗磨铸铁水平.     

铬系白口铸铁腐蚀磨损特性的研究

本文研究了共晶碳化物数量在20—25％范围内,含铬量由2—24％,铸态及热处理态的铬系白口铸铁在不同介质条件下的腐蚀磨损特性.研究结果表明:在强酸性介质中,腐蚀是导致腐蚀磨损失重量增大的主要因素,含铬量较高的奥氏体有较好的腐蚀磨损抗力,碳化物存在没有任何益处;在弱酸性介质中,腐蚀与磨损共同对腐蚀磨损失重量起作用,提高基体含铬量,保持适当数量碳化物将有效地提高其腐蚀磨损抗力;在中性及碱性介质中,磨损是主要影响因素,提高基体硬度有助于腐蚀磨损抗力的提高.合金元素铜可降低基体腐蚀速度,促进基体钝化,且有利于腐蚀磨损抗力的改善.本文研究结果为杂质泵过流部件的选材提供了依据.     

钼对金属型铸造高铬铸铁组织与性能的影响

分别用光学显微镜、扫描电镜、X-ray衍射仪和微机控制电液伺服万能试验机等研究了钼含量的变化对高铬铸铁中碳化物的形态和分布以及力学性能的影响。结果表明:适量的钼可以细化组织和改变碳化物形貌及分布,碳化物由长条状转变为球状,对基体的割裂程度减小明显。在高铬铸铁中加入合金元素钼可在不牺牲其韧性的情况下有效地提高其硬度及耐磨性,其中一部分钼固溶于奥氏体中提高了高铬铸铁淬透性,一部分与碳形成新的化合物Mo2C,从而提高了高铬铸铁的耐磨性。当钼的总加入量为0.9%时,高铬铸铁的综合力学性能达到最佳。     

三体磨损中的塑性变形磨损

采用外形接近圆形的标准石英砂磨料颗粒及不同硬度金属材料开展三体磨料磨损试验.结果表明,材料主要以塑变疲劳磨损方式磨损;滑动磨料对塑变疲劳磨损的贡献要大于滚动磨料;三体磨料磨损系统中第二体材料对材料磨损性能有影响,随着第二体材料硬度的增加,磨损量在一定的硬度范围出现峰值.这说明在三体磨损中,切削磨损和塑变疲劳磨损可以相互转换,其中塑变疲劳磨损有突出的作用.     

高铬铸铁矿石筛板研究

鉴于原国产矿用筛板早期失效、寿命低于进口日本筛板，本文通过合金化、铸造工艺、热处理等几个方面对高铭铸铁展开了一系列的试验研究．结果表明，选用Ｃｒ／Ｃ比为７左右的Ｃｒ２０型高铬铸铁，添加适量的Ｍｏ、Ｃｕ、Ｍｎ，经过合适的热处理工艺，可获得分布均匀的高硬度Ｍ７Ｃ３型碳化物和马氏体基体，使筛板材料达到最佳的强韧性配合，通过改进铸造工艺使碳化物定向排列，当筛板工作面同碳化物纤维方向相垂直时，可以有效的抵抗磨料的磨损．新研制筛板的耐磨性明显提高，使用寿命高于原筛板３０％以上，并且超过日本生产的筛板寿命，为该厂提供了较好的社会效益和经济效益。     

热处理工艺对高铬铸铁组织与性能的影响

高铬铸铁被认为是抗磨性能最好的且具有较好韧性的材料,因此在国外这种铸铁的应用十分广泛.铬能改变共晶碳化物的类型,改善碳化物形态,增加硬度,使铸铁韧性及耐磨性提高.为使高铬铸铁具有优越的性能,设计制订了合理的热处理工艺,并试验研究热处理工艺与成分、冷却速度与组织、硬度和冲击韧性之间的关系,在理论上给予一定的分析.     

硬质合金颗粒增强铁基复合材料的三体磨料磨损性能

以回收的钨钴钛类硬质合金为增强颗粒,采用负压铸渗工艺制备了颗粒增强高铬铸铁基复合材料,并借助于金相分析和X射线衍射等手段研究了复合材料的微观界面.由于铸渗过程中增强颗粒的部分熔解及W、C、Co和Fe等元素的扩散,在界面处产生了Fe3 W3C、CO3W3C等化合物,形成了明显的过渡层,从而确保了增强颗粒与基体之间为冶金结合.利用三体磨料磨损试验机研究了复合材料的磨损性能,结果表明:磨损过程分为4个阶段,复合材料的体积磨损量随着磨损试验的进行先下降后上升,其中在第3阶段迭到最低值;复合材料的体积磨损量随着磨料粒度增大而逐渐增加.将制备的复合材料同工程中常用的热处理态高铬铸铁以及WC颗粒增强高铬铸铁基复合材料进行了耐磨性对比,发现其体积磨损量显著低于高铬铸铁,而与WC颗粒增强高铬铸铁基复合材料差别不大,显示出优异的性能价格比.     

铬系白口铸铁二体磨粒磨损的试验研究

Ｃ２．４５～４．１％、Ｃｒ１．０～２６．５％的白口铸铁，分别用砂型和金属型铸造，并分别采用高温回火和低温回火，以得到不同种类、不同块度的碳化物和不同硬度的基体，并使之在试制的Ｎａｔｈａｎ 磨损试验机上以１０．３米／秒的速度进行磨损试验，其结论是：影响铬系白口铸铁抗磨性的主要因素是组织中碳化物的类型和块度大小，其次是化学组成，第三是基体硬度。