铸造碳化铬增强锰白铜基复合材料磨料磨损机理

采用真空熔铸法制备铸造碳化铬增强锰白铜基复合材料,对铸造锰白铜时效处理后,在ML10型磨损试验机上选用不同粒度的SiC砂纸和不同载荷进行磨损试验,研究了材料的二体磨料磨损机理.结果表明:铸造碳化铬增强锰白铜基复合材料的耐磨性随着载荷和磨料粒度的增加而降低;在相同试验条件下,耐磨性随着碳化铬颗粒体积分数和碳化铬颗粒尺寸的增大而提高;碳化铬颗粒尺寸相对较大时,其磨损以局部断裂为主;碳化铬颗粒尺寸相对较小时,碳化铬颗粒的磨损主要以整体脱落形式进行.     

碳化钨颗粒复合合金层的耐磨性能

本文应用“复合铸渗工艺”,在灰铸铁件表面稳定地制得以高碳马氏体和铬钨合金白口铸铁为基体,以不同尺寸铸造碳化钨(简称CTC)颗粒为抗磨相的复合合金层。通过二体及三体磨损试验表明、基体合金组织对合金层二体特别是三体磨损的耐磨性起着重要的控制作用;以马氏体合金白口铸铁为基的复合合金层在二体及三体磨损条件下,均具有很高的耐磨性,且随其中CTC颗粒尺寸的增大而显著提高;在三体磨损条件下,较重的载荷对粗颗粒CTC复合合金层的磨损失重率影响很小。     

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.     

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.     

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.     

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.     

锰灰铸铁减磨性能的研究

灰铸铁中含锰量大于硅后,即能获得100％细片状珠光体,A型加D、E型石墨和一定数量的马氏体加碳化物硬化相,得到减磨铸铁所要求的金相组织。用MS-3型往复式磨损试验机,研究灰铸铁自磨时的耐磨性,在同一磨损规范下与HT20-40灰铸铁、高磷铸铁、硼铸铁及钒钛铸铁的相对耐磨性作了比较。在生产条件下,用锰灰铸铁和HT25-47灰铸铁浇注了要求耐磨的机床铸件。锰灰铸铁的相对耐磨性比HT25-47灰铸铁平均提高2.5倍。实物磨损试验的结果基本上与试样磨损结果相吻合,初步确定了锰灰铸铁作为减磨铸铁材质所应有的地位,对磨损机理也进行了初步探讨。     

半固态过共晶高铬铸铁的冲击及磨损性能研究

通过倾斜冷却体法制备了组织中初生碳化物明显细化的半固态过共晶高铬铸铁,其冲击韧性值较常规过共晶高铬铸铁试样提高了大约1倍以上;以常规亚共晶高铬铸铁为标样进行三体磨料磨损试验,结果表明半固态过共晶高铬铸铁与常规过共晶高铬铸铁的相对耐磨性分别比亚共晶高铬铸铁提高了32%和49%.对半固态过共晶高铬铸铁试样的微观分析表明,组织中存在大量的缩松,这对于半固态高铬铸铁韧性、硬度及耐磨性的提高产生了不利的影响,减少或消除缩松对于进一步提高半固态过共晶高铬铸铁的性能具有重要意义.     

钻头齿面堆焊用硬质合金耐磨性试验

为了选择更合适的钻头齿面强化材料,对多种粒度的球状烧结碳化钨和粒状铸造碳化钨堆焊层分别作了磨料磨损试验,以评价其抗磨性能。用Ni基合金作钎料,在高真空度下将硬质合金颗粒焊至20Ni4Mo表面。试验采用多种冲击能量,磨料介质为石英砂、水和少量悬浮剂,用天平称出磨损失重。结果表明:球状烧结碳化钨或不同类型和粒度混合的碳化钨堆焊层都比现行采用的粒状铸造碳化钨具有更好的抗冲击磨料磨损能力。用球状烧结碳化钨代替粒状铸造碳化钨作钢齿钻头齿面堆焊材料是提高齿面强化效果的有效途径。     

涂层对氧化铝/耐热钢基复合材料磨料磨损性能的影响

通过化学气相沉积方法在氧化铝颗粒表面分别获得了Ni、TiN涂层。用不同涂层的氧化铝颗粒制备了氧化铝颗粒／耐热钢基复合材料，考察了复合材料在900℃下的磨料磨损抗力，结果表明：包Ni氧化铝复合材料的耐磨性是耐热钢的3．27倍，包TiN氧化铝复合材料的耐磨性是耐热钢的2．66倍。进一步的分析表明，包Ni氧化铝与耐热钢的界面结合强度可由无涂层时的0．67MPa提高到4．05MPa，而包TiN氧化铝与耐热钢的界面结合强度只提高到1．80MPa。较低的界面结合强度会导致氧化铝颗粒整体从基体中脱落，而包TiN氧化铝／耐热钢基复合材料的界面抗高温氧化性较差，也导致氧化铝颗粒易从基体中脱落，这两方面的作用是导致包TiN氧化铝复合材料高温磨料磨损抗力低的主要原因。