TiC_(P)颗粒增强高铬铸铁复合材料的显微组织和力学性能

采用粉末冶金法(powder metallurgy,PM)和超固相线液相烧结技术(super solid phase line liquid phase sintering,SLPS)制备出TiC颗粒增强(TiC_(P))+含质量分数20%Cr的烧结高铬铸铁(high chromium cast iron,HCCI)复合材料。利用光学显微镜、扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)和X射线衍射仪(X-ray diffraction,XRD)研究了TiC颗粒增强相含量(质量分数)对TiC_(P)/HCCI复合材料物相组成、显微组织和力学性能的影响,并开展了后续热处理研究。结果表明:超固相线液相烧结技术制备出的TiC_(P)/HCCI复合材料相对密度均达97%以上,其物相组成为马氏体、奥氏体、M7C3碳化物和TiC。TiC颗粒主要沿着高铬铸铁中金属基体/碳化物界面分布,随着TiC含量增加,复合材料的硬度显著增加,达到HRC 67.2,但冲击韧性却逐步降低,合金断裂机制也由准解理性断裂向沿晶完全解理性断裂转变。经淬火处理后,该类TiC_(P)/HCCI复合材料的硬度可进一步提升至HRC 69.3,有望成为硬度介于高铬铸铁和硬质合金之间的优秀耐磨材料。

硅对烧结态高铬铸铁组织与性能的影响研究

以两种不同含高Si量的水雾化预合金粉末为原料,通过DSC分析确定烧结温度区间,采用超固相线液相烧结制备出高综合力学性能的高铬铸铁。采用光学显微镜和扫描电镜分析高铬铸铁显微组织的变化,并对两种成分的烧结态高铬铸铁性能进行对比分析。研究结果表明:其他成分相近的两种合金,Si质量分数为1.48%时合金为亚共晶成分,Si质量分数为3.23%时则表现为典型的过共晶成分。两者碳化物均呈短杆状,均匀分布在晶界和亚晶界处。同时Si原子可以固溶于奥氏体中,降低C、Cr原子在奥氏体中的溶解度,进而影响奥氏体稳定性,最终两种合金得到不同的基体组织。相较于Si质量分数为1.48%的合金,Si质量分数为3.23%的合金的力学性能均有所下降。其中Si质量分数为1.48%的合金硬度HRC56.5、冲击韧性9.59J/cm^2、抗弯强度2208.98MPa,Si质量分数为3.23%的合金硬度HRC48.5、冲击韧性2.73J/cm^2、抗弯强度1664.28MPa。