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本文采用消失模铸渗技术在ZG310-570表面制备复合层;采用JSM-5610LV型扫描电子显微镜,H-800型透射电子显微镜,EDAX能谱仪研究了铸渗复合层的显微组织、相结构;利用HVS-1000型数显显微硬度计测定复合层硬度分布;并以承受干滑动磨损类零件为应用背景,采用MM-200型摩擦磨损试验机模拟实际工况条件,研究了铸渗复合层的抗干滑动磨损性能,对铸渗复合层的干滑动磨损机理进行了深入的分析。
结果表明:在ZG310-570表面制备的铸渗复合层中形成的铬碳化物为板条状,呈空间网状分布;钒碳化物为条状和团球状,呈晶间分布和聚团分布。经透射电镜分析研究,铸渗复合层中主要存在Cr7C3、V8C7、V6C5、VC0.75、V2C五种硬质相,经热处理(1000℃淬火)后的铸渗层基体组织为马氏体加奥氏体和少量的贝氏体。铸渗层的显微硬度分布不均匀,在距铸渗层表面0~1mm处的显微硬度比较低,距表面1mm~4mm的显微硬度最高,由于钒铁、高碳铬铁向铸钢基体内部的扩散,形成了一个过渡区,导致在过渡区显微硬度呈递减分布,在大于4.5mm以后的区域显微硬度趋于平稳。黑色的钒碳化物和灰色的铬碳化物作为增强相在基体中分散分布,大大提高了渗层的强度、硬度。随着铸渗剂中钒铁含量的增加,铸渗复合层中的碳化钒数量增加,晶间分布的碳化钒减少,而聚团分布现象增多。铸渗复合层抗干滑动磨损的能力比普通的ZG310-570明显提高,其相对耐磨性的最低值为ZG310-570的近6.5倍,而最高可达16.5倍以上。不同钒铁颗粒含量的铸渗剂制备的复合层其抗干滑动磨损性能随着钒铁百分含量的增加而有所提高。铸渗层的磨损失重随着载荷的增加而增加,在450N载荷下含钒铁40%、铬铁35%的试样抗干滑动磨损性能最好。铸渗复合层的干滑动磨损失效机理主要为磨粒磨损、剥层脱落,在磨损的过程中有氧化现象的发生。载荷应力和高摩擦热导致渗层出现裂纹。ZG310-570的干滑动磨损失效机理为粘着磨损和剥层脱落。