摘要: 使用热等静压处理制备了锻压机床用新型Fe-Cr-Mo-Ni-C-Y 铁基耐磨合金袁并进行了物相组成尧显微组织尧耐磨损性能和耐腐蚀性能的测试与分析遥结果表明袁该合金由占大部分的马氏体和少量的(Cr2.5Fe4.3Mo1)C3相尧(Cr袁Fe)7C3相尧Cr7C3相和Mo2C 相组成袁具有较佳的耐磨损性能和耐腐蚀性能曰摩擦系数在摩擦磨损约1.5 min 后基本稳定在0.23袁磨损试验后表面仅有少量浅而细的磨痕曰合金经过240 h中性盐雾腐蚀后的质量损失率为2.16%.

      耐磨合金是锻压机床的一种重要材料袁耐磨合金的性能关系着锻压机床的使用性能和长期可靠性能遥耐磨合金的研究一直是金属材料的一个研究热点袁如何提高耐磨合金的综合性能成为材料工程师的一个重要研究方向遥合金的成分设计尧制备方法以及后续热处理工艺等各个方面袁都会对合金的性能产生影响遥为了进一步提高锻压机床用耐磨合金的性能袁本试验设计了一种新型的铁基耐磨合金袁并在铁模浇注后进行了热等静压处理袁并对合金的物相组成尧显微组织尧耐磨损性能和抗高温氧化性能进行了测试与分析。
 
 
      1 、试验材料与方法
 
 
     1.1 试样材料
 
     本试验选用工业级的原材料Fe尧Cr尧Mo尧Ni尧C以及Fe-10Y中间合金袁先在ZG-25AZ型真空中频感应熔炼炉中进行熔炼袁熔炼工艺参数为1280℃伊20min袁静置15min袁再用铁模进行浇铸袁浇铸后的合金试样进行热等静压处理袁热等静压的压力为760MPa尧热等静压温度为1050℃尧热等静压时间为2h遥锻压机床用新型铁基耐磨合金的主要制备过程袁如图1所示遥制备出的锻压机床用新型铁基耐磨合金袁采用EDX1800C 型X 射线荧光光谱仪进行化学成分测试袁结果如表1 所示。

     
     图1 试样的主要制备过程

      1.2 试验方法

  
     物相组成院试验制备的锻压机床用新型铁基耐磨合金的物相组成袁通过D8ADVANCE 型X 射线衍射仪进行测试与分析。
 

     表1 试样的化学成分(质量分数袁%)
    

     显微组织院本试验制备的锻压机床用新型铁基耐磨合金的显微组织袁通过JSM6510 型扫描电子显微镜和XJL-03 型金相显微镜进行观察与分析遥耐磨损性能院本试验制备的锻压机床用新型铁基耐磨合金的耐磨损性能袁通过VXMMH-20 型摩擦磨损试验机进行测试与分析遥试验过程中选用的主要测试参数为院磨损载荷为90N袁磨轮转速为250r/min袁摩擦磨损时间为10min袁相对滑动速度为90mm/min尧试验温度为室温遥试验时自动记录锻压机床用新型铁基耐磨合的摩擦系数动态曲线袁并用JSM6510 型扫描电子显微镜对磨损试样表面进行观察和拍照。

      耐腐蚀性能院本试验制备的锻压机床用新型铁基耐磨合金的耐腐蚀性能袁在FQY050 型盐雾腐蚀试验箱中进行测试袁试验过程参考中华人民共和国国家标准GB/T10125-1997尧试验溶液为(50依5) g/L的氯化钠水溶液尧溶液pH值为6.85依0.35尧试验温度为(35依2)℃袁试验时间240h遥试验前袁在(100依5)℃烘箱中将试样烘干至恒重并准确称量曰然后进行中性盐雾腐蚀试验遥每24h 取出试样袁称量记录试样的质量损失遥试验完成后袁用JSM6510 型扫描电子显微镜对腐蚀试样表面进行观察和拍照。

       2 、试验结果及讨论

      2.1 物相分析结果及讨论
 

     
      
  
  
      2.2 显微组织分析及讨论

      试验制备的锻压机床用新型铁基耐磨合金的

      图2 试样的XRD 图谱
  
  
      
      图3 试样的显微组织SEM照片

     图4是锻压机床用新型铁基耐磨合金在热等静压处理前后的光面金相照片遥从图可以看出袁与热等静压处理之前相比袁热等静压处理后的锻压机床用新型铁基耐磨合金中的气孔或显微疏松等铸造缺陷显著减少袁热等静压处理有效消除了锻压机床用新型铁基耐磨合金中的铸造缺陷袁提高了合金的致密度。

     
     图4 试样热等静压前后的金相照片
 

     2.3 耐磨损性能测试结果及讨论
 
 
     本试验制备的锻压机床用新型铁基耐磨合金在摩擦磨损试验过程中袁其摩擦系数动态曲线如图5所示遥从图5可以看出袁本试验制备的锻压机床用新型铁基耐磨合金在摩擦磨损约1.5min后袁其摩擦系数趋于稳定袁期间虽偶有波动袁但基本稳定在0.23遥由此可以看出袁本试验制备的锻压机床用新型铁基耐磨合金具有较好的摩擦系数。

      图5 试样的摩擦系数动态曲线

      本试验制备的锻压机床用新型铁基耐磨合金袁经过10min 室温摩擦磨损后袁试样磨损表面的SEM照片如图6 所示遥从图可以看出袁试样经过室温摩擦磨损后袁表面仅有少量浅而细的磨痕袁未见明显的脱落或坑洼袁说明该锻压机床用新型铁基耐磨合金具有优异的耐磨损性能。

      
     图6 磨损试验后试样表面形貌的SEM 照片

    2.4 耐腐蚀性能测试结果及讨论
 
 
    本试验制备的锻压机床用新型铁基耐磨合金袁在240h中性盐雾腐蚀试验过程中的质量损失率要时间曲线如图7 所示遥从图可以看出袁本试验制备的锻压机床用新型铁基耐磨合金在中性盐雾腐蚀72h后袁其质量损失率趋于稳定袁经过240h中性盐雾腐蚀后袁其质量损失率仅为2.16%遥由此可以看出袁本试验制备的锻压机床用新型铁基耐磨合金具有较好的耐腐蚀性能遥这主要是因为合金元素Y的添加以及热等静压处理的应用袁有效提高了合金的致密度袁增加了合金抵抗腐蚀液侵蚀的能力。

     图7 试样中性盐雾腐蚀过程中的质量损失率要时间曲线

      3 、结论
 
 
     (1) 以工业级的原材料Fe尧Cr尧Mo尧Ni尧C 以及Fe-10Y中间合金袁铁模浇铸后进行热等静压处理袁可以制备出耐磨损性能和耐腐蚀性能优异的锻压机床用新型Fe-Cr-Mo-Ni-C-Y铁基耐磨合金。
 
     (2) 锻压机床用新型Fe-Cr-Mo-Ni-C-Y铁基耐磨合金由占大部分的马氏体和少量的(Cr2.5Fe4.3Mo1)C3相尧(Cr袁Fe)7C3相尧Cr7C3相和Mo2C相组成。
 
     (3) 锻压机床用新型铁基耐磨合金在摩擦磨损约1.5min 后袁其摩擦系数趋于稳定袁期间虽偶有波动袁但基本稳定在0.23曰在中性盐雾腐蚀72h后袁其质量损失率趋于稳定袁经过240h中性盐雾腐蚀后袁其质量损失率仅为2.16%。