热处理对原位VCFe复合材料组织和性能的影响.pdf

——复合材料——————————————带种铸造及有色合金2006年年会专刊 热处理对原位VC／Fe复合材料组织和性能的影响 摘 要研究了热处理工艺对原位VC／Fe复合材料组织和性能的影响。结果表明，热处理不影响Vc颗粒的尺寸和分 布，但对晶界Fe，C的形态和数量有着一定的影响。随着奥氏体化时间的延长，Fe，C数量降低，形态愈趋于断网状。在 960℃奥氏体化3h并淬火的条件下，复合材料主要由弥散分布的VC颗粒与马氏体组成，其硬度HRC为62，冲击韧度为 7．9 J／em2。 关键词：反应铸造；VC／Fe复合材料；热处理；组织；性能 磨损是机械零件的3大失效方式之一，并造成人 2试验结果与分析 力、物力和财力的巨大浪费¨J。随着现代工业的发展， 对材料的性能要求越来越高，特别是在高温、高速、高磨 2．1铸态试样的组织和性能 损工况下工作的结构件，不仅要有良好的强韧度，而且 图1是铸态试样腐蚀前后的显微组织照片。可见， 还应有高的抗摩擦磨损的能力。因此，研制新型的抗磨 在制备的材料组织中均匀分布着大量而细小的颗粒，且 材料有着重要的现实意义。 未发现颗粒聚集的现象，见图1a。但是，除此之外，在 将高熔点、高强度、高硬度的陶瓷或其他化合物颗 材料的显微组织中，还存在着大量的Fe，C，并以网状或 粒弥散分布在钢铁基体中，制备的颗粒增强铁基复合材 断续网状分布在晶界处，见图1b。 料可望具有良好的强韧度和耐磨性。然而，在液态铸造 法制备颗粒增强铁基复合材料的过程中，由于陶瓷等颗 粒与铁熔体相容性不良等原因，这些颗粒一般难以均匀 分散在高温熔体中。为了解决这一问题，作者曾将增强 颗粒的原位合成和传统的铸造技术结合起来，开发出了 反应铸造技术(2’3】，并制备出了具有良好综合性能的 TiC／Fe原位复合材料H“J。在此基础上，本试验采用 反应铸造技术制备VC／Fe原位复合材料，着重研究 热处理工艺对复合材料组织和性能的影响。 1试验条件和方法 图I铸态试样的显微组织x100 图2是对试样中的颗粒相进行C和V元素电子探 以生铁、钒铁、废钢为原料，在大气环境条件下，在 针面扫描分析的结果。可见，在高放大倍数的二次电子 50 kg容量的中频感应电炉内熔制如下化学成分(质量 像中，颗粒相主要以方块状存在，平均尺寸为5(m，且C 分数，下同)的合金：1．5％的C，4．5％的V，0．72％的 和V主要分布在这些颗粒相中。由此可以说明，图1 si，O．42％的Mn，P0．1％，S0．1％。当合金熔体的 中孤立分布的大量颗粒相即为所需的VC增强颗粒。 600 温度达到1 oC后，保温5rain。然后，在树脂砂型中 mm×20mm×110 浇注尺寸为20 mm的冲击试样。热 处理在箱式电阻炉中进行，奥氏体化温度固定在960 ℃，试样分别保温lh、2h和3h后，出炉空冷或油淬。 淬火试样再进行300℃／2h的回火处理。采用HRl50一 A型布洛维硬度机测试材料的硬度tiRe(5个数据的平(a)二次电子像 (b)C面扫描图 (c)V面扫描图 200型扫描电镜(SEM)和MF3型光学 均值)；用Quanta 图2试样组织的二次电子像及C、V面扫描分析结果 显微镜(ON)观察材料的组织，用JXA一8800R电子探针