【正文】 分析，復(fù)合物的服役時(shí)間一定程度上取決與表面性質(zhì)。從這個(gè)角度來看，最理想的僅僅是表層的組成部分，是增強(qiáng)碳化物相，而大部分的組成部分保留了原有的組成和結(jié)構(gòu)仍然具有較高的韌性。 近年來，一些表面改性技術(shù)，如激光涂敷[ 13 ] ，電子束硬化[ 4,5 ]和等離子噴涂[ 6 ]已經(jīng)開發(fā)制造表面涂層材料。這是應(yīng)當(dāng)指出的是，在表面涂層獲得理想的凝固組織的關(guān)鍵是在現(xiàn)有加工技術(shù)上要控制工藝參數(shù)。此外，這些處理技術(shù)所生產(chǎn)的表面涂層的厚度是有限的，以微米尺度的尺寸，這是不能顯著延長(zhǎng)零件的使用壽命的。在這項(xiàng)研究中，用一種新型的金屬包覆鑄造技術(shù)也就是在澆注過程中利用鋼液的熱量融化涂層然后沉淀碳化物在表面生產(chǎn)厚度為3毫米的一種Fe－VC－Cr7C3復(fù)合涂層。這種技術(shù)只涉及到一個(gè)很簡(jiǎn)單的制作過程，并提供了一個(gè)成本低和良好的耐磨性的幾乎是完美的組合。本文的目的是介紹這種Fe－VC－Cr7C3復(fù)合涂層的組織特征和磨損性能。2 實(shí)驗(yàn)為了在復(fù)合涂層形成VC和Cr7C3，包覆層材料應(yīng)包含較高的V，Cr和C的化學(xué)成分。涂層材料的化學(xué)成分如表1所示。在壓力500兆帕斯卡下用精鋼模具將涂層材料壓成小顆粒。顆粒粘在砂型的型壁之中。鋼液在1600176。C時(shí)注入型腔。熔化程序在氧化鎂內(nèi)襯中高頻感應(yīng)爐中進(jìn)行。經(jīng)過固化和冷卻后，拆除樣品，切割和打磨，用電子顯微鏡觀察。用X射線衍射試驗(yàn)觀察研究相的組成。用電子束探針能譜儀來確定VC和Cr7C3的成分，用電子探針能譜儀對(duì)表面復(fù)合層由表及里的五個(gè)不同區(qū)域作成分進(jìn)行分析。干滑動(dòng)磨損試驗(yàn)了在MM200磨損試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行。磨損環(huán)，即樣品表面由硬度為HRC55的硬質(zhì)合金鋼做成，而樣品的內(nèi)層從硬化中碳鑄鋼和Fe－VC－Cr7C3復(fù)合涂層同一個(gè)層面的10 10 17毫米切斷取出。磨負(fù)載分別為196，392和588N ，轉(zhuǎn)速為400rpm的磨損量是2000 。用掃描電子顯微鏡觀測(cè)樣品的磨損表面，磨損量計(jì)算公式如下：其中B為，磨損的寬度（毫米）， b為，磨損軌跡寬度（毫米），R為磨損軌跡的外半徑（毫米）。3 結(jié)果 X射線衍射分析圖1顯示了復(fù)合涂層的X光衍射圖樣，相由VC，Cr7C3，α Fe和少量M23C6組成。金屬包覆鑄造技術(shù)：是涂層材料是由鑄鋼的熱量熔化，然后凝固形成致密的復(fù)合涂層粘結(jié)到襯底的一個(gè)鑄造過程。圖2顯示的是樣品斷面的掃描電鏡圖。從圖中可以看出，復(fù)合涂層與鑄鋼襯底具有優(yōu)良的冶金結(jié)合。由圖3（A）復(fù)合涂層的下的亞層掃描電鏡圖可看出顆粒均勻分散在基體中。顆粒大小范圍在13 μm的粒子體積分?jǐn)?shù)高達(dá)32 ％。圖3（B）是波頻譜線掃描樣圖，發(fā)現(xiàn)這些粒子是VC 。圖4（A）顯示共存球形和塊狀結(jié)構(gòu)的VC分散在基體中。如圖4（b）及（c）所示的是選定塊狀鉻的顯微結(jié)構(gòu)和波頻譜表面掃描圖樣。，從圖顯示出從復(fù)合涂層的表面到鑄鋼襯底VC和Cr7C3碳化物的數(shù)量逐漸下降。 表2顯示為FeVC Cr7C3復(fù)合涂層和淬火中碳鑄鋼的磨損量。復(fù)合涂層含有VC和Cr7C3碳化物擁有優(yōu)良的耐磨性，與鑄鋼相比，負(fù)載分別在196N、。圖6顯示的是在588N下表面磨損的形貌。在干滑動(dòng)磨損下，硬化鑄鋼參考照樣遭受了嚴(yán)重的粘著磨損。如圖6（A）所示其磨損表面是非常粗糙與無數(shù)犁溝。與此相反，如圖6（B）所示FeVC Cr7C3復(fù)合涂層的磨損表面則是平滑的，只有輕微的劃痕。在文獻(xiàn)[7,8]中已經(jīng)做出關(guān)于Fe–V–Cr–C系統(tǒng)的熱力學(xué)研究。得出的結(jié)論為：在系統(tǒng)中應(yīng)該考慮到V–C、Cr–C和Fe–C之間可能出現(xiàn)反應(yīng)。由各自的自由能變化反應(yīng)方程如下： 從吉布斯自由能看，很顯然VC是一個(gè)很穩(wěn)定的碳化物，隨著溫度的變化其自由能并不發(fā)生明顯的變化。因此，在沉淀凝固過程中VC將是首先析出相。在系統(tǒng)中VC的形成與V的脫落的發(fā)生可能導(dǎo)致Fe形成Fe3C的趨勢(shì)。但是，由于高含量的鉻（重20％ ）的存在，鉻形成碳化物的趨勢(shì)比鐵高，形成的是Cr7C3而不是Fe3C。在凝固過程中，釩粒子首先從熔體中析出造成剩余金屬液體中釩的含量梯度降低。因此，殘余的液體的復(fù)合涂層凝固在某種方程度上類似于高鉻亞共晶鑄鐵的凝固過程。圖7是Fe–Cr–C的液相線投影三元相圖[9]。A點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的是合金的亞共晶組織。據(jù)圖7，亞共晶合金的凝固是以先析出的共晶奧氏體枝晶的形成開始的。很合理，原先存在的VC顆粒，是最有利的異質(zhì)形核點(diǎn)，以供初生奧氏體相的形成。初生奧氏體枝晶直至液體成分符合二元共晶沿U1U2U3后終止形成。U2中兩個(gè)二元共晶轉(zhuǎn)變（1）和（2）可能在凝固過程中由包晶轉(zhuǎn)變（3）所取代。由于直接接觸砂型，涂層材料有較快的冷卻速率凝固過程。因此在固/液臨界界面前反應(yīng)（1）和（2）可能幾乎同時(shí)發(fā)生。由于反應(yīng)（3）涉及固態(tài)擴(kuò)散，相對(duì)比較緩慢，而且很少完成，并導(dǎo)致結(jié)構(gòu)殘M23C6余富集在最后。然而，M23C6碳化物通被Cr7C3所包覆，這使得在顯微結(jié)構(gòu)組織很難鑒別這些碳化物。這個(gè)現(xiàn)象其他文獻(xiàn)[10]也有論證。在干滑動(dòng)磨損試驗(yàn)，硬化鑄鋼材料磨損，以正反雙方的磨損溝槽，形成了堆積，隨后經(jīng)過加載摩擦造成了嚴(yán)重的塑性變形。在韌性材料磨損中，這些機(jī)制很典型。然而，F(xiàn)e–VC–Cr7C3復(fù)合鍍層的顯微結(jié)構(gòu)特征為硬VC和Cr7C3碳化物均勻分布在基體中。其耐磨性取決于硬的碳化物相（VC和Cr7C3）的成分，充當(dāng)了障礙屏障，頂部的碳化物迫使表面離他們的磨損凹槽，因此，硬度較高的表面耐磨性能大打折扣。5結(jié)論用新型的金屬包覆鑄造工藝制作了一種Fe－VC－Cr7C3復(fù)合涂層表面的鑄鋼，復(fù)合涂層與鑄鋼襯底具有很好的冶金結(jié)合。高體積分?jǐn)?shù)的VC顆粒和塊狀Cr7C3共晶碳化物在凝固過程中均勻的分散在鐵基體中形成。從頂部表面的復(fù)合涂層到鑄鋼襯底的VC和Cr7C3碳化物逐漸下降。在干滑動(dòng)磨損與負(fù)載的情況下Fe–VC–Cr7C3復(fù)合涂層表現(xiàn)出優(yōu)良的耐磨性。參考文獻(xiàn)[1] Katipelli Lalitha R, Agarwal Arvind, Dahotre Narendra surface engineered TiC coating on 6061 Al alloy:microstructure and wear. 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