过共晶高铬铸铁双金属复合锤头的制备及组织分析

作     者：周向葵 

作者单位：东北大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王强

授予年度：2011年

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

主      题：过共晶高铬铸铁 初生碳化物 双金属复合 结合层 

摘      要：锤式破碎机锤头材料存在耐磨损性能差、硬度和韧性偏低、使用寿命较短、容易断裂等问题和不足,不能满足锤头的工况要求。本文选用耐磨性能较好的过共晶高铬铸铁和韧性好的碳钢分别作为锤头的工作面和非工作面,采用双液浇注的方法,制备了过共晶高铬铸铁—碳钢双金属复合锤头。由于过共晶高铬铸铁与亚共晶高铬铸铁不同,前者碳含量和铬含量较高,所以过共晶高铬铸铁中的碳化物数量比较多,会导致硬度和耐磨性能比亚共晶高铬铸铁有明显的提高,但是过共晶高铬铸铁在其凝固过程当中有粗大的初生碳化物析出,而这些粗大的碳化物消弱了基体之间的联系,这必然降低材料的耐磨性能。 本文在合理的过共晶高铬铸铁成分基础上,通过不同铸型获得不同的冷却速度来研究冷却速率对过共晶高铬铸铁组织的影响,同时了研究浇注温度的改变对过共晶高铬铸铁中初生碳化物的影响,在此基础上,本文采用双液浇注法(先浇注碳钢,后浇注过共晶高铬铸铁)试制了双金属复合锤头,研究了不同铸型对双金属浇注实验中过共晶高铬铸铁组织的影响。在细化过共晶高铬铸铁的组织,提高其硬度及耐磨性能的前提下,通过改变不同的浇注温度以及不同的界面温度,研究了不同工艺参数对过共晶高铬铸铁和碳钢双金属复合锤头微观结构的影响。 研究表明：当铸型的冷却速度提高后,过共晶高铬铸铁组织中初生M7C3型碳化物显著改变,M7C3碳化物由粗大板条状变为细小的六角形块状,而且数量增多,分布也更均匀。形态的改变使M7C3碳化物对基体的割裂作用大大减小,基体的连续程度也有所增加。细化后初生M7C3碳化物的等效直径约为6.7μm,过共晶高铬铸铁的硬度在快冷铸型中达到HRC54.5。在冷却速度一定的条件下,随着浇注温度的提高,过共晶高铬铸铁组织中的初生M7C3型碳化物变化不大。但是在制备双金属复合锤头时,当界面温度在1370℃-1420℃,过共晶高铬铸铁的浇注温度为1450℃-1500℃时,能够细化高铬铸铁的组织,提高硬度,并能实现过共晶高铬铸铁和碳钢的良好冶金结合,结合层厚度约为20-30μm。