滑动速度对WCPFeC功能梯度复合材料磨损性能的影响.pdf

功 能 材 料 2006年增刊(37)卷 滑动速度对WCP／Fe．C功能梯度复合材料磨损性能的影响· 宋延沛，李洛利 (河南科技大学材料科学与工程学院，河南洛阳471003) 摘要：研究了离心铸造法制备的两种wcP体积分数 本文主要研究在高速干滑动软磨损条件下，滑动速 的WCp／Fe．C功能梯度复合材料，在150N载荷和40、度对离心铸造法制备的WC颗粒增强的铁基功能梯度 复合材料辊环表面复合材料工作层磨损特性的影响，探 60、80、100m／s滑动速度下的磨损性能．并与高速钢 在相同试验条件下进行了对比．研究结果表明，两种 索滑动速度对复合材料耐磨性的影响规律。探讨高速千 滑动软磨损条件下复合材料的磨损机理。 WCP体积分数的WCP／Fe．C功能梯度复合材料的磨损率 均随滑动磨损速度提高而增大，但80％WCP体积分数 2试验方法 复合材料的磨损率在相同滑动磨损速度下均低于70％ WCP体积分数的复合材料．相比之下，高速钢的磨损率 基体合金采用50kg中频感应炉熔炼，合金的化学 均高于相同试验条件下这两种复合材料的磨损率，在 80rn／s和100m／s滑动磨损速度下高速钢的磨损率比两 种WCp／Fe．C功能梯度复合材料分别增大了16．4、9．2体合金溶液与预热的WC颗粒混合后一同浇入到转速 和10．6、7．2倍．两种复合材料的摩擦系数均随滑动速 度提高而减小，且高速磨损条件下摩擦系数比较稳定． 其中80％WCP体积分数复合材料的摩擦系数均小于70增强铁基复合材料辊环毛坯。 ％WCP体积分数的复合材料．而高速钢在磨损初期表现 高速磨损销试样在复合材料辊环毛坯上截取，与摩 出较低的摩擦系数，磨损时间超过40s后，高速钢的摩 擦销配副的摩擦盘试样采用3Cr2W8V模具钢制造，硬 擦系数明显增大． 度HRC5l。摩擦销试样和摩擦盘试样尺寸见图l。 关键词： 离心铸造lWC颗粒；Fe．C基功能梯度复合 材料；高速千滑动软磨掼； 中圈分类号：TB333 文献标识码：A 文章编号：1001．973l(2006)增刊．0660．04 1 引 言 金属基复合材料的研究主要集中在铝基、铜基，镁 基和锌基等有色金属基复合材料【l训，传统的钢铁材料由 于其熔点高，密度大，制各工艺复杂而使钢铁基复合材 料的研究较少【，’们。 颗粒增强金属基复合材料用于高温磨损工况方面 的报道相对较少，更多的是通过表面涂层处理和表面铸 渗的方法来获取17’。1。对于高速线材轧制生产线用辊环 而官，只有表面工作层厚度大于15mm才能满足辊环多 次修复的要求，而这些制备方法所获得的耐磨材料层厚 度仅有4—8mm，不能满足高线辊环表面耐磨层厚度的 图l 高速磨损试验销一盘图 要求。与涂层法和铸渗法相比，离心铸造法可制各表面 l Schemeofweartest Fig 耐磨工作层厚度大于20mm的大端面复合结构辊环【引。 磨损试验在MMS．1G高速销盘摩擦磨损试验机上 解决了涂层法和铸渗法所获得的耐磨层太薄的不足。 进行，销试样预磨后用丙酮清洗、秤重。然后再进行正 ·基金璜目l河南省基金项目(20014300013) 收到稿件日期t 2006．06．10 通讯作者t宋延沛 作者简介t宋延沛(1957一)，男，河南武陟人，河南科技大学材料学院教授，博士，主要从事金属基复合材料和耐磨材料研究 宋延沛等：滑动速度对WCp／Fe．C功能梯度复合材料磨损性能的影响 式磨损试验，磨损失重量采用BS201S天平秤量，天平