热处理对高铬铸铁陶瓷耐磨性的探析范文

摘要：如何通过利用传统重力去浇注工艺，用ZrO2增韧AL2O3(ZTA）对高铬铸铁金属溶液的铸造成陶瓷颗粒蜂窝状预制体，从而来获得高铬铸铁基蜂窝陶瓷复合材料。对于这种复合材料用专门的温度去设定,一是用930℃、980℃、1030℃、1080℃温度下淬火；二是用230℃、330℃、430℃、530℃时回火煅烧等条件。本文将通过利用热处理对高铬铸铁基蜂窝陶瓷复合材料耐磨性的影响进行一次探究。在相同的回火、淬火温度的不断提高，验其硬度、耐磨性；反之，相同的淬火温度下，回火就会提高材料的硬度和耐磨性的使用，就会产生对硬度和耐磨性的破坏，也会使寿命的变化趋势下降。而如何做到对复合材料最佳，这就需要到热处理工艺品的技术的设定：1030℃x2h，空冷+530℃x0.5h，本文就此探讨。

关键词：热处理；铁基蜂窝陶瓷；三体磨料磨损

0引言

当前，传统钢铁耐磨材料是最耐磨的一种材料，它其可分类为这几种，其：耐磨白口铸铁、高锰钢和合金钢等。而传统的工艺品的耐磨材料具有以下缺点：“消耗量大，周期短，寿命较短，不再具备条件满足现代工业的满足。”为此，为了寻找和研发一种具有耐磨性、使用周期长、寿命长的金属材料。经过无数次的实验和提取，发现了金属基陶瓷复合材料，它的发现是结合传统工艺品的热处理，它具有的优点是:具备良好的韧性和陶瓷颗粒的高硬度、高耐磨性能，减轻了材料的磨损，对寿命的提高延长了不少。由此，在工业上对钢铁基复合材料的市场需求，是对社会、学术界的研究具有重大意义。而我们常用的高铬铸铁，在市场有很好的评价：耐磨性能高、应用比较广，但对现在的市场需求不能满足，因为掌握的技术并不是很好。为此，选择合理的热工艺处理，是解决高铬铸铁与增强相结合的问题，是提高耐磨性的功能。本实验选择用ZrO2增韧AL2O3(ZTA）陶瓷颗粒作为增强相，将其制备成蜂窝状预制体，进行浇注工艺来铸造高铬铸铁金属溶液，对复合材料进行一系列的研究，用工艺曲线比较分析，耐磨性的存在。

1实验

通过利用ZAT陶瓷颗粒进行对高铬铸铁基蜂窝陶瓷复合材料中实验，来提高耐磨性，通过发现碳化物体积分数，再查找相关资料发现化学成分，进行分析。再次，运用ZAT陶瓷颗粒将ZrO2增韧，再通过实验要求，掌握热膨胀系数，再结合相关物理知识，通过不断实验和记录发现。提高组织中碳化物的体积分数，即提高基体中铬与碳的比值，使其达到要求的所在，并将陶瓷颗粒粒度大小进行控制在12~16，其中ZrO2含量为40%，其达到相关的物理量所在。最后，对ZAT陶瓷颗粒与粘结剂水玻璃按一定的比例混合，一是设定用200℃加热脱模，制成蜂窝陶瓷预制体；二是设定300℃放置于水玻璃石英砂型中，并将0.5t高铬铸铁放进炉进行熔炼，浇注温度在1450~1550℃，铸造成高铬铸铁基蜂窝陶瓷复合材料。将得到的样品进行热处理工艺得到参数，放入箱式炉进行处理，使其进一步分析得到耐磨性最佳效果。通过上面情况分析，对高铬铸铁基陶瓷复合材料的研究，其复合区域的密度、陶瓷颗粒的密度等，用相应公式来表示，来测其体积损失来衡量试样耐磨性的好坏，公式表示如下：ρ＝α•ρp＋（1－α）•ρm（1）式中：ρ为复合材料的密度，ρp为ZTA陶瓷颗粒的密度，ρm为高铬铸铁基体的密度，α为陶瓷颗粒所占体积分数。

2结果与讨论

2.1奥氏体化温度及回火温度对复合材料的影响

在使用奥氏体化温度的过程中，一是对于复合材料在高铬铸铁基体与复合区域中，可用曲线表示伸长率曲线及热膨胀系数；二是对基体长度、复合区的增加量进行比较等，得出结论是具有相同的变化趋势。对于复合材料在高铬铸铁基体，使用700～900℃之间，复合区域的热膨胀系数出现负值，这是体积收缩情况，是ZAT陶瓷颗粒发生马氏体相变现象，是伴随着热胀的变化而导致的原因之一。而在回火过程中，复合材料中的高铬铸铁基体与复合区域的收缩率与热膨胀系数发生变化，在回火降温过程中，当温度高于350℃以上时基体收缩率高于复合区，就会出现收缩率现象；二是在回火降温过程中，基体收缩率系数的变化，是出现在350℃以下的情况，基体收缩率就会变缓，这就发生了马氏体相变的变故，这种试样的结果是出现抵消的层面。而根据一份资料，可知在230～350℃之间，往往会产生负值，所体现人们的经过无数次实践结论的正确性，证明马氏体相变会产生抵消作用。

2.2热处理工艺对复合材料硬度的影响

当前，对于陶瓷颗粒与陶瓷颗粒间的金属基体。一是用淬火温度，设定温度在930℃和980℃淬火时，硬度是变化不怎么大，并维持在59HRC（HR-150DT）左右做比较，当温度达到1030℃，硬度达到效果最好，是63HRC，而在1080℃时，就开始下降；二是利用回火，设定的温度为230℃、330℃、430℃到530℃，进行分析回火的温度与淬火温度的从930℃到1030℃时，其硬度的变化是怎么样变化的。当回火温度达到330℃，淬火的硬度没啥变化；当回火温度达到530℃，1030℃的淬火就会导致硬度下降。对于复合区域圆柱区的基体硬度，在颗粒间的基体硬度基本在780HV0.3(HV-100Z）左右，并制作图表示复合区陶瓷颗粒间金属基体的显微硬度。

2.3热处理工艺对复合材料蜂窝柱状区组织的影响

对传统的工艺处理，进行热处理工艺对复合材料蜂窝的影响，应当在不同淬火温度下进行的区块，再结合相关的化学成分与金相组织，用碳化物M7C3来代表。而这种碳化物分为初生、共晶碳化物两种作比较，是为了得到相应结论，是否能很好地起到耐磨作用；二是从初生碳化物与共晶碳化物的密集度作比较，是为了改进材料的耐磨性；三是利用淬火温度进行分析，在达到1030℃时，从碳化物形态及分布做比较，看是否能找到其它方法，降低其韧性的一面。

2.4热处理工艺对复合材料磨损性能的影响

（1）运用不同的淬火态进行对复合材料磨损性能的影响，作比较，分辨在温度为980℃、1030℃的淬火态，去分析随磨态质量的升与降，其损失等，再进行寻找方法去改进的方面，从而影响着复合材料磨损性能的使用，以减少趋势的呈现。

（2）通过分析淬火态在230℃、330℃、430℃、530℃回火情况，进行对高铬铸铁在230℃回火时对三体磨损造成法实验体积损失结果，以及如何控制回火温度，使复合材料的体积降到最低。通过实验得出结论：当在430℃回火时，体积损失量值最小，一旦温度的升高，又会加剧体积的损耗量；当在530℃，几乎没什么损耗量，当回火温度再升高时，就会损耗硬度的最佳效果。最后可知，回火温度的变化对复合材料变化的趋势，以及把握住温度回火，才是达到最佳的耐磨性能。

3结论

本文通过相关文献资料、报告等，首先对传统的重力浇注工艺进行分析，并如何运用，结合于淬火温度为930℃、980℃、1030℃、1080℃与回火温度为230℃、330℃、430℃、530℃等，分别将980℃、1030℃应用到230℃、330℃、430℃、530℃进行试样，得出结论，在980℃淬火进行430℃的回火具有较好的耐磨性能；在1030℃淬火进行530℃的回火具有最佳的耐磨性能，从而更好的发展与推广耐磨性与硬度变化的趋势。

参考文献

[1]邱博.陶瓷颗粒/高铬铸铁液锻复合工艺与性能研究[D],北京交通大学,2016年

[2]李祎超,铁基耐磨表面复合材料组织与性能研究[D],河北科技大学,2015年

作者:王二虎 单位: