铸钢表面镍基渗层高温摩擦性能的研究

   2020-09-01 互联网cnzhuzao15940
核心提示:石油、化工等行业广泛采用的泥浆泵体以及输送管道等表面磨损是其失效的主要形式,因此提高这些设备特殊部位

石油、化工等行业广泛采用的泥浆泵体以及输送管道等表面磨损是其失效的主要形式,因此提高这些设备特殊部位的耐磨性一直是行业的重要课题。提高材料的耐磨性可通过两种途径来实现:一是整体强化材料,通过加入合金化元素来提高材料的性能,这种方法成本比较高;二是通过表面强化来提高材料表面性能,常用的表面技术有堆焊技术、熔接技术、电镀电刷镀及化学镀技术等,该法不仅能够节省成本,还能达到某些工况对材料外硬内韧的综合要求。铸渗法是20世纪末发展起来的新型表面改性方法,它在保证表面性能的同时,可获得具有高强度、高韧性的铸件,与其他表面技术相比,铸渗法具有不需专门的处理设备、表面处理层厚、生产周期短、成本低和零件不变形等优点。本文主要利用镍基合金良好的耐磨性能和ZG45良好的韧性和耐冲击性,在铸钢表面制备了镍基渗层,考察了渗层在不同温度下的摩擦性能。

  渗剂采用目数为150~300市售镍基合金粉末,化学成分(质量分数,%)为:0.6~0.8C、4.0~5.0Si、16~18Cr、≤5Fe,余为Ni。基体选用韧性较好的45钢,粘接剂选用发气量较少的自制粘接剂NJB。将一定量的镍基自熔性粉末与适量的粘接剂充分混合均匀,制成浆料,涂覆在已经烘烤干燥的砂型特定表面(需要改性的铸件表面所对应的型腔内壁)。然后在300℃×2h烘干,使预置层能够耐得住高温钢液冲刷,浇铸温度为1650℃,负压度保持在-0.7~-0.4MPa,加铝脱氧。渗层形成过程,待铸件冷却到室温后取出,落砂清理后加工成试样。

  通过负压铸渗法可在铸钢表面制备一层2~5mm的与基体结合良好的镍基渗层;渗层主要是由Ni-Cr-Fe、FeNi基体相和FeB、NiB硬质相组成。铸钢基体以及镍基渗层的摩擦系数,都随着温度的升高而降低;在相同温度下,镍基渗层的摩擦系数要低于铸钢基体。基体和渗层的磨损体积并不是随着温度的升高和增大,渗层磨损体积较之在相同温度的基体磨损体积都有不同程度的降低,尤其室温降低的为多,降低为基体磨损体积的1/3。

 
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