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本文针对采用整体单一材质—低碳钢的列车车钩配件虽具有足够的强度和韧性、但耐磨性差的问题,对消失模铸渗成形工艺进行研究,并将该工艺应用于车钩配件局部易磨损表面,制备出了质量良好的钢基钨铬复合材料,大大提高了车钩配件的耐磨性能。
论文以WC、Cr-Fe为增强颗粒,ZG45为母材,消失模铸渗工艺作为复合材料的成形方法,系统研究了浇注温度、真空度、涂层厚度、铸件模数及合金粒度、粘结剂含量、熔剂含量、置放位置等因素对复合材料质量的影响;采用光学显微镜、扫描电镜等微观手段考察了复合材料的微观组织、碳化物形态及化学成分变化;利用MLD-10型冲击磨损试验机对复合材料的抗冲击磨损性能进行了研究。
结果表明:浇注温度,熔剂含量和置放位置是影响复合材料质量的主要因素。当浇注温度为1550~1600℃,涂层厚度3mm左右,真空度0.05MPa,渗剂粒度80~100目,熔剂含量为2%,粘结剂为2%~4%,置放位置为侧面时,铸渗效果最好;复合材料层与母材呈冶金结合,以铸钢为母材得到的渗层组织由单一的熔合层构成,沿渗层截面的组织成分性能均匀,在许多场合下可以直接使用;冲击磨损试验结果表明,在较低能量冲击功(1.5J)下,钨铬复合材料的耐磨性主要取决于材料的硬度,硬度越高耐磨性越好。在较高能量冲击功(3.5J)下,复合材料的耐磨性不仅与材料本身的硬度有关,还与材料的韧性有关。此时钨铬复合材料的失效机理主要是碳化物边界裂纹的萌生与扩展,继而是碳化物的破碎和脱落。低能量冲击功下,复合材料的耐磨性能是正火45钢的3~7倍,具有良好的应用前景。