電接觸表面處理對球墨鑄鐵顯微組織和磨損性能的影響

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電接觸表面處理對球墨鑄鐵顯微組織和磨損性能的影響

刊名：Materials Science and Technology（英）

刊期：2013年第11期

作者：X. B. Qi et al

編譯：張英才

已經開發出多種表面處理技術，用以改善金屬材料的耐磨性和耐蝕性。這些技術的共同特點是處理表面必須承受快速加熱和快速冷卻，但由于變形和成本等方面的問題難以更廣泛應用，所以需要開發新的處理技術。介紹一種基于應用電極與工件之間的接觸電阻對材料直接加熱的技術，通過這種處理，材料表面形成馬氏體或淬火組織，改進了其表面性能，但處理過程中的接觸應力可能影響表面的殘余應力。本項研究工作考察了對球墨鑄鐵進行電接觸處理后組織和硬度的變化以及對其性能的影響。

試驗所用鐵素體-珠光體球鐵的化學成分為Fe-3.8C-2.6Si-0.40Mn-0.01Cr-0.04Mg（質量百分比）。樣塊為砂模鑄造，由樣塊經機械加工成所需試樣。使用自制電接觸表面強化設備進行處理。為了進行對比，還制備了經感應加熱表面處理的樣品。對試樣進行顯微組織和顯微硬度分析，然后進行滾動接觸摩擦磨損試驗。

試驗結果表明，①電接觸表面處理球墨鑄鐵試樣表面可見到通常在高速冷卻情況下才能見到的奧氏體-滲碳體-馬氏體組織，這樣的組織具有較高的硬度和耐磨性；②電接觸表面硬度最高可達1000HV,平均硬度為850HV；③在石墨的周圍可見到萊氏體-馬氏體或馬氏體硬殼；④感應熱處理表面層由馬氏體、殘余奧氏體和部分鐵素體組成，平均硬度為750HV；⑤按磨損質量損失和磨損表面狀態來評價，電接觸處理球墨鑄鐵的耐磨性優于感應處理的；⑥電接觸球墨鑄鐵表面殘余應力達到-375MPa，這樣高的殘余壓應力能夠抑制裂紋的萌生與擴展。