低合金钢表面铸渗强化的试验研究

• 作 者: 秦秀丽
• 机 构: 郑州大学
• 出 处: 郑州大学
• 发表日期: 2010年期

为提高低合金钢耐磨铸件表面的耐磨性,本文采用铸渗的方法,在低合金钢表面形成了一定厚度的耐磨铸渗层。通过正交试验,对铸渗工艺进行优化,确定了最佳的铸渗工艺方案,并通过热处理进一步提高了渗层的耐磨性。通过金相观察、X射线衍射分析、扫描电镜能谱分析、洛氏硬度测试、耐磨性试验及磨损形貌观察,研究了低合金钢表面铸渗层的组织及性能,分析了渗层成形机理及耐磨机理。　　
对铸渗工艺研究的试验结果表明:浇注温度和涂层厚度是影响渗层成形的主要因素,同时铸渗剂、熔剂和粘结剂的加入量也要合理。通过正交试验分析得出在浇注温度为1570℃左右,涂层的涂刷厚度为1～2mm,合金粉末与石墨的加入量分别为90％和10％,熔剂加入量为2％,粘结剂酚醛树脂的加入量为2％时,能形成厚度均匀、表面质量良好的铸渗层,渗层的平均厚度达到2mm。　　
对渗层组织及性能研究结果表明:低合金钢表面铸渗层从渗层到基体分为三个区域:渗层、过渡层、基体。铸态下渗层主要为共晶组织,由网状、块状碳化物+珠光体+TiN硬质颗粒等组成。过渡层组织呈模糊的状态,这表明渗层和基体之间是冶金结合,基体和渗层的结合强度很高。基体组织为片状珠光体+及少量的碳化物。从渗层到基体硬度逐渐减小,渗层、过渡层、基体的平均硬度分别为42.56HRC、40.46HRC、38.19HRC,这是因为渗层里有大量的碳化物硬质相,且渗层、过渡层中含有大量合金元素。通过X射线衍射图谱及扫描电镜能谱分析发现,渗层中碳化物主要是(Fe,Cr)3C、(Fe,Cr)7C3型,钛元素主要形成了TiN质点。　　
试样在910℃淬火+250℃回火后,渗层的组织为细小的回火马氏体+碳化物+TiN硬质颗粒等,过渡层为细小的回火马氏体,基体的组织为回火马氏体+残余奥氏体+极少量的碳化物。渗层、过渡层、基体的平均硬度分别达到55.5HRC、52.8HRC、48.0HRC。　　
通过耐磨性试验发现,铸态下,渗层的耐磨性比基体提高了42.74％。910℃淬火+250℃回火后,渗层的耐磨性比铸态渗层提高了50％,比热处理后基体的耐磨性提高了34.36％,渗层的磨损量很小,渗层的磨损形式主要为犁沟、微观切削,且犁沟很浅,渗层的耐磨性好。这主要是因为渗层中形成了大量的(Fe,Cr)3C、(Fe,Cr)7C3型碳化物及TiN硬质颗粒,这些硬质相和基体结合强度高,在材料磨损过程中,硬质相对磨粒的压入有抵抗作用,有效的减少了切削和犁削,另外马氏体基体的硬度也较高,所以渗层表现出了良好的耐磨性。