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電接觸表面處理對(duì)球墨鑄鐵顯微組織和磨損性能的影響

刊名：Materials Science and Technology（英）

刊期：2013年第11期

作者：X. B. Qi et al

編譯：張英才

已經(jīng)開(kāi)發(fā)出多種表面處理技術(shù)，用以改善金屬材料的耐磨性和耐蝕性。這些技術(shù)的共同特點(diǎn)是處理表面必須承受快速加熱和快速冷卻，但由于變形和成本等方面的問(wèn)題難以更廣泛應(yīng)用，所以需要開(kāi)發(fā)新的處理技術(shù)。介紹一種基于應(yīng)用電極與工件之間的接觸電阻對(duì)材料直接加熱的技術(shù)，通過(guò)這種處理，材料表面形成馬氏體或淬火組織，改進(jìn)了其表面性能，但處理過(guò)程中的接觸應(yīng)力可能影響表面的殘余應(yīng)力。本項(xiàng)研究工作考察了對(duì)球墨鑄鐵進(jìn)行電接觸處理后組織和硬度的變化以及對(duì)其性能的影響。

試驗(yàn)所用鐵素體-珠光體球鐵的化學(xué)成分為Fe-3.8C-2.6Si-0.40Mn-0.01Cr-0.04Mg（質(zhì)量百分比）。樣塊為砂模鑄造，由樣塊經(jīng)機(jī)械加工成所需試樣。使用自制電接觸表面強(qiáng)化設(shè)備進(jìn)行處理。為了進(jìn)行對(duì)比，還制備了經(jīng)感應(yīng)加熱表面處理的樣品。對(duì)試樣進(jìn)行顯微組織和顯微硬度分析，然后進(jìn)行滾動(dòng)接觸摩擦磨損試驗(yàn)。

試驗(yàn)結(jié)果表明，①電接觸表面處理球墨鑄鐵試樣表面可見(jiàn)到通常在高速冷卻情況下才能見(jiàn)到的奧氏體-滲碳體-馬氏體組織，這樣的組織具有較高的硬度和耐磨性；②電接觸表面硬度最高可達(dá)1000HV,平均硬度為850HV；③在石墨的周?chē)梢?jiàn)到萊氏體-馬氏體或馬氏體硬殼；④感應(yīng)熱處理表面層由馬氏體、殘余奧氏體和部分鐵素體組成，平均硬度為750HV；⑤按磨損質(zhì)量損失和磨損表面狀態(tài)來(lái)評(píng)價(jià)，電接觸處理球墨鑄鐵的耐磨性優(yōu)于感應(yīng)處理的；⑥電接觸球墨鑄鐵表面殘余應(yīng)力達(dá)到-375MPa，這樣高的殘余壓應(yīng)力能夠抑制裂紋的萌生與擴(kuò)展。