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本文以列车车钩钩腔配件类零件为应用背景,针对这类零件局部表面要求高耐磨性的特点,采用消失模铸渗技术在ZG310-570的表面制备了一层钒铬复合材料层,并对铸渗复合材料的抗冲击磨损性能和抗磨粒磨损性能进行了研究。
列车车钩钩腔配件类零件整体要求有足够的强韧性,保证使用过程中不发生断裂,局部表面要求有高耐磨性,一旦关键部位磨损超限后,零件就失效或报废。针对此类零件的特点,本试验采用消失模铸渗技术,结合消失模铸造和铸渗表面强化二者的长处,在ZG310-570表面制备了表面复合强化层;铸渗剂以钒铁(FeV50-A)、高碳铬铁(FeCr60C8)合金颗粒(60~100目)为合金化成分,所形成的铸渗层与母体呈冶金结合,质量良好。
借助JSM-5600LV型扫描电子显微镜、EDAX能谱仪、X Pert MPDPro 型X射线分析仪等,对制备的铸渗复合材料层的显微组织结构进行了分析研究,结果表明:铸渗复合层与母体结合界面无缺陷,组织致密;铸渗基体上均匀分布着多种形状(花朵状、长条状、团球状、板条状、短棒状和菊花状)的钒和铬的碳化物;线扫描结果显示,在铸渗层深度方向上钒元素(V)和铬元素(Cr)均匀分布;其中,钒的碳化物主要是以碳化钒(VCX)的形式存在,铬的碳化物主要是以 (Fe,Cr)7C3 的形式存在,基体的主要组织是马氏体(CXFeY)。
分别在MLD-10型动载磨料磨损试验机和ML-100型磨粒磨损试验机上研究了四种铸渗层成分不同的试样在不同条件下的抗冲击磨损性能和抗磨粒磨损性能,并以母体材料ZG310-570为标准对比试样,计算铸渗复合层的相对耐磨性,以此来衡量其耐磨性能。结果表明,不同的磨损条件下,与母体材料相比,铸渗复合材料的抗冲击磨损性能提高了9.5~93.8倍,抗磨粒磨损性能提高了11.3~18.1倍;采用消失模铸渗技术在材料易磨损表面制备复合材料层能够有效提高材料在冲击磨损和磨粒磨损作用下的使用寿命。