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      摘要：使用熱等靜壓處理制備了鍛壓機(jī)床用新型Fe-Cr-Mo-Ni-C-Y 鐵基耐磨合金，并進(jìn)行了物相組成、顯微組織、耐磨損性能和耐腐蝕性能的測試與分析。結(jié)果表明，該合金由占大部分的馬氏體和少量的(Cr2.5Fe4.3Mo1)C3相、(Cr，F(xiàn)e)7C3相、Cr7C3相和Mo2C 相組成，具有較佳的耐磨損性能和耐腐蝕性能；摩擦系數(shù)在摩擦磨損約1.5 min 后基本穩(wěn)定在0.23，磨損試驗(yàn)后表面僅有少量淺而細(xì)的磨痕；合金經(jīng)過240 h 中性鹽霧腐蝕后的質(zhì)量損失率為2.16%。

       耐磨合金是鍛壓機(jī)床的一種重要材料， 耐磨合金的性能關(guān)系著鍛壓機(jī)床的使用性能和長期可靠性能。耐磨合金的研究一直是金屬材料的一個(gè)研究熱點(diǎn)， 如何提高耐磨合金的綜合性能成為材料工程師的一個(gè)重要研究方向。合金的成分設(shè)計(jì)、制備方法以及后續(xù)熱處理工藝等各個(gè)方面， 都會(huì)對(duì)合金的性能產(chǎn)生影響。為了進(jìn)一步提高鍛壓機(jī)床用耐磨合金
的性能，本試驗(yàn)設(shè)計(jì)了一種新型的鐵基耐磨合金，并在鐵模澆注后進(jìn)行了熱等靜壓處理， 并對(duì)合金的物相組成、顯微組織、耐磨損性能和抗高溫氧化性能進(jìn)行了測試與分析。

       1 、試驗(yàn)材料與方法

  
       1.1 試樣材料
 
       本試驗(yàn)選用工業(yè)級(jí)的原材料Fe、Cr、Mo、Ni、C以及Fe-10Y 中間合金， 先在ZG-25AZ 型真空中頻感應(yīng)熔煉爐中進(jìn)行熔煉， 熔煉工藝參數(shù)為1280℃×20 min，靜置15 min，再用鐵模進(jìn)行澆鑄，澆鑄后的合金試樣進(jìn)行熱等靜壓處理， 熱等靜壓的壓力為760MPa、熱等靜壓溫度為1050℃、熱等靜壓時(shí)間為2 h。鍛壓機(jī)床用新型鐵基耐磨合金的主要制備過
程，如圖1 所示。制備出的鍛壓機(jī)床用新型鐵基耐磨合金，采用EDX1800C 型X 射線熒光光譜儀進(jìn)行化學(xué)成分測試，結(jié)果如表1 所示。
 

       圖1 試樣的主要制備過程
 

       1.2 試驗(yàn)方法
  
      物相組成： 試驗(yàn)制備的鍛壓機(jī)床用新型鐵基耐磨合金的物相組成， 通過D8ADVANCE 型X 射線衍射儀進(jìn)行測試與分析。

      顯微組織： 本試驗(yàn)制備的鍛壓機(jī)床用新型鐵基耐磨合金的顯微組織，通過JSM6510 型掃描電子顯微鏡和XJL-03 型金相顯微鏡進(jìn)行觀察與分析。耐磨損性能： 本試驗(yàn)制備的鍛壓機(jī)床用新型鐵基耐磨合金的耐磨損性能， 通過VXMMH-20 型摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行測試與分析。試驗(yàn)過程中選用的主要測試參數(shù)為：磨損載荷為90N，磨輪轉(zhuǎn)速為250r/min，摩擦磨損時(shí)間為10 min，相對(duì)滑動(dòng)速度為90mm/min、試驗(yàn)溫度為室溫。試驗(yàn)時(shí)自動(dòng)記錄鍛壓機(jī)床用新型鐵基耐磨合的摩擦系數(shù)動(dòng)態(tài)曲線， 并用JSM6510 型掃描電子顯微鏡對(duì)磨損試樣表面進(jìn)行觀察和拍照。
 

      耐腐蝕性能： 本試驗(yàn)制備的鍛壓機(jī)床用新型鐵基耐磨合金的耐腐蝕性能， 在FQY050 型鹽霧腐蝕試驗(yàn)箱中進(jìn)行測試， 試驗(yàn)過程參考中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 10125-1997、試驗(yàn)溶液為(50±5) g/L的氯化鈉水溶液、溶液pH 值為6.85±0.35、試驗(yàn)溫度為(35±2)℃，試驗(yàn)時(shí)間240h。試驗(yàn)前，在(100±5)℃烘箱中將試樣烘干至恒重并準(zhǔn)確稱量； 然后進(jìn)行中性鹽霧腐蝕試驗(yàn)。每24 h 取出試樣，稱量記錄試樣的質(zhì)量損失。試驗(yàn)完成后，用JSM6510 型掃描電子顯微鏡對(duì)腐蝕試樣表面進(jìn)行觀察和拍照。
    
  

      2 、試驗(yàn)結(jié)果及討論

  
     2.1 物相分析結(jié)果及討論
 
      本試驗(yàn)制備的鍛壓機(jī)床用新型鐵基耐磨合金的XRD 圖譜如圖2 所示。從圖可以看出，該新型鐵基耐磨合金由大部分馬氏體和少量(Cr2.5Fe4.3Mo1)C3相、(Cr，F(xiàn)e)7C3相、Cr7C3相和Mo2C 相組成。其中(Cr2.5Fe4.3Mo1)C3相、(Cr，F(xiàn)e)7C3相、Cr7C3相和Mo2C相都是硬質(zhì)相， 為鍛壓機(jī)床用新型鐵基耐磨合金提供良好的耐磨損性能。由于合金元素Y 的添加含量過小， 在鍛壓機(jī)床用新型鐵基耐磨合金的XRD 圖譜中未能發(fā)現(xiàn)含Y 的化合物相。
 
 
       2.2 顯微組織分析及討論
 
 
      本試驗(yàn)制備的鍛壓機(jī)床用新型鐵基耐磨合金的顯微組織SEM 照片見圖3。從圖可以看出，該新型鐵基耐磨合金中存在大量的板條狀馬氏體， 在馬氏體晶界處形成了較多的Mo2C、(Cr，F(xiàn)e)7C3、Cr7C3和(Cr2.5Fe4.3Mo1)C3等硬質(zhì)相，這些硬質(zhì)相混合在一起。
 

     
      圖2 試樣的XRD 圖譜
 

      這些硬質(zhì)相的存在， 將顯著改善鍛壓機(jī)床用新型鐵基耐磨合金的耐磨損性能。
 

     
      圖3 試樣的顯微組織SEM 照片
 
 
      圖4 是鍛壓機(jī)床用新型鐵基耐磨合金在熱等靜壓處理前后的光面金相照片。從圖可以看出，與熱等靜壓處理之前相比， 熱等靜壓處理后的鍛壓機(jī)床用新型鐵基耐磨合金中的氣孔或顯微疏松等鑄造缺陷顯著減少， 熱等靜壓處理有效消除了鍛壓機(jī)床用新型鐵基耐磨合金中的鑄造缺陷，提高了合金的致密度。
 

      圖4 試樣熱等靜壓前后的金相照片

      2.3 耐磨損性能測試結(jié)果及討論
 
 
     本試驗(yàn)制備的鍛壓機(jī)床用新型鐵基耐磨合金在摩擦磨損試驗(yàn)過程中， 其摩擦系數(shù)動(dòng)態(tài)曲線如圖5所示。從圖5 可以看出，本試驗(yàn)制備的鍛壓機(jī)床用新型鐵基耐磨合金在摩擦磨損約1.5min 后，其摩擦系數(shù)趨于穩(wěn)定，期間雖偶有波動(dòng)，但基本穩(wěn)定在0.23。由此可以看出， 本試驗(yàn)制備的鍛壓機(jī)床用新型鐵基耐磨合金具有較好的摩擦系數(shù)。

              圖5 試樣的摩擦系數(shù)動(dòng)態(tài)曲線
 

      本試驗(yàn)制備的鍛壓機(jī)床用新型鐵基耐磨合金，經(jīng)過10min 室溫摩擦磨損后，試樣磨損表面的SEM照片如圖6 所示。從圖可以看出，試樣經(jīng)過室溫摩擦磨損后，表面僅有少量淺而細(xì)的磨痕，未見明顯的脫落或坑洼， 說明該鍛壓機(jī)床用新型鐵基耐磨合金具有優(yōu)異的耐磨損性能。
 

      圖6 磨損試驗(yàn)后試樣表面形貌的SEM 照片
 

     2.4 耐腐蝕性能測試結(jié)果及討論
 

     本試驗(yàn)制備的鍛壓機(jī)床用新型鐵基耐磨合金，在240 h 中性鹽霧腐蝕試驗(yàn)過程中的質(zhì)量損失率—時(shí)間曲線如圖7 所示。從圖可以看出， 本試驗(yàn)制備的鍛壓機(jī)床用新型鐵基耐磨合金在中性鹽霧腐蝕72 h 后，其質(zhì)量損失率趨于穩(wěn)定，經(jīng)過240 h 中性鹽霧腐蝕后， 其質(zhì)量損失率僅為2.16%。由此可以看出， 本試驗(yàn)制備的鍛壓機(jī)床用新型鐵基耐磨合金具
有較好的耐腐蝕性能。這主要是因?yàn)楹辖鹪豗 的添加以及熱等靜壓處理的應(yīng)用， 有效提高了合金的致密度，增加了合金抵抗腐蝕液侵蝕的能力。

      圖7 試樣中性鹽霧腐蝕過程中的質(zhì)量損失率—時(shí)間曲線
 

       3 、結(jié)論
 

      (1) 以工業(yè)級(jí)的原材料Fe、Cr、Mo、Ni、C 以及Fe-10Y 中間合金， 鐵模澆鑄后進(jìn)行熱等靜壓處理，可以制備出耐磨損性能和耐腐蝕性能優(yōu)異的鍛壓機(jī)床用新型Fe-Cr-Mo-Ni-C-Y 鐵基耐磨合金。(2) 鍛壓機(jī)床用新型Fe-Cr-Mo-Ni-C-Y 鐵基耐磨合金由占大部分的馬氏體和少量的(Cr2.5Fe4.3Mo1)C3相、(Cr，F(xiàn)e)7C3
相、Cr7C3相和Mo2C 相組成。(3) 鍛壓機(jī)床用新型鐵基耐磨合金在摩擦磨損約1.5 min 后，其摩擦系數(shù)趨于穩(wěn)定，期間雖偶有波動(dòng)，但基本穩(wěn)定在0.23；在中性鹽霧腐蝕72 h 后，其質(zhì)量損失率趨于穩(wěn)定，經(jīng)過240 h 中性鹽霧腐蝕后，其質(zhì)量損失率僅為2.16%。