石油、化工等行業(yè)廣泛采用的泥漿泵體以及輸送管道等表面磨損是其失效的主要形式,因此提高這些設(shè)備特殊部位的耐磨性一直是行業(yè)的重要課題。提高材料的耐磨性可通過兩種途徑來實(shí)現(xiàn):一是整體強(qiáng)化材料,通過加入合金化元素來提高材料的性能,這種方法成本比較高;二是通過表面強(qiáng)化來提高材料表面性能,常用的表面技術(shù)有堆焊技術(shù)、熔接技術(shù)、電鍍電刷鍍及化學(xué)鍍技術(shù)等,該法不僅能夠節(jié)省成本,還能達(dá)到某些工況對(duì)材料外硬內(nèi)韌的綜合要求。鑄滲法是20世紀(jì)末發(fā)展起來的新型表面改性方法,它在保證表面性能的同時(shí),可獲得具有高強(qiáng)度、高韌性的鑄件,與其他表面技術(shù)相比,鑄滲法具有不需專門的處理設(shè)備、表面處理層厚、生產(chǎn)周期短、成本低和零件不變形等優(yōu)點(diǎn)。本文主要利用鎳基合金良好的耐磨性能和ZG45良好的韌性和耐沖擊性,在鑄鋼表面制備了鎳基滲層,考察了滲層在不同溫度下的摩擦性能。
滲劑采用目數(shù)為150~300市售鎳基合金粉末,化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù),%)為:0.6~0.8C、4.0~5.0Si、16~18Cr、≤5Fe,余為Ni?;w選用韌性較好的45鋼,粘接劑選用發(fā)氣量較少的自制粘接劑NJB。將一定量的鎳基自熔性粉末與適量的粘接劑充分混合均勻,制成漿料,涂覆在已經(jīng)烘烤干燥的砂型特定表面(需要改性的鑄件表面所對(duì)應(yīng)的型腔內(nèi)壁)。然后在300℃×2h烘干,使預(yù)置層能夠耐得住高溫鋼液沖刷,澆鑄溫度為1650℃,負(fù)壓度保持在-0.7~-0.4MPa,加鋁脫氧。滲層形成過程,待鑄件冷卻到室溫后取出,落砂清理后加工成試樣。
通過負(fù)壓鑄滲法可在鑄鋼表面制備一層2~5mm的與基體結(jié)合良好的鎳基滲層;滲層主要是由Ni-Cr-Fe、FeNi基體相和FeB、NiB硬質(zhì)相組成。鑄鋼基體以及鎳基滲層的摩擦系數(shù),都隨著溫度的升高而降低;在相同溫度下,鎳基滲層的摩擦系數(shù)要低于鑄鋼基體。基體和滲層的磨損體積并不是隨著溫度的升高和增大,滲層磨損體積較之在相同溫度的基體磨損體積都有不同程度的降低,尤其室溫降低的為多,降低為基體磨損體積的1/3。