电接触表面处理对球墨铸铁显微组织和磨损性能的影响



电接触表面处理对球墨铸铁显微组织和磨损性能的影响

刊名：Materials Science and Technology（英）

刊期：2013年第11期

作者：X. B. Qi et al

编译：张英才

已经开发出多种表面处理技术，用以改善金属材料的耐磨性和耐蚀性。这些技术的共同特点是处理表面必须承受快速加热和快速冷却，但由于变形和成本等方面的问题难以更广泛应用，所以需要开发新的处理技术。介绍一种基于应用电极与工件之间的接触电阻对材料直接加热的技术，通过这种处理，材料表面形成马氏体或淬火组织，改进了其表面性能，但处理过程中的接触应力可能影响表面的残余应力。本项研究工作考察了对球墨铸铁进行电接触处理后组织和硬度的变化以及对其性能的影响。

试验所用铁素体-珠光体球铁的化学成分为Fe-3.8C-2.6Si-0.40Mn-0.01Cr-0.04Mg（质量百分比）。样块为砂模铸造，由样块经机械加工成所需试样。使用自制电接触表面强化设备进行处理。为了进行对比，还制备了经感应加热表面处理的样品。对试样进行显微组织和显微硬度分析，然后进行滚动接触摩擦磨损试验。

试验结果表明，①电接触表面处理球墨铸铁试样表面可见到通常在高速冷却情况下才能见到的奥氏体-渗碳体-马氏体组织，这样的组织具有较高的硬度和耐磨性；②电接触表面硬度最高可达1000HV,平均硬度为850HV；③在石墨的周围可见到莱氏体-马氏体或马氏体硬壳；④感应热处理表面层由马氏体、残余奥氏体和部分铁素体组成，平均硬度为750HV；⑤按磨损质量损失和磨损表面状态来评价，电接触处理球墨铸铁的耐磨性优于感应处理的；⑥电接触球墨铸铁表面残余应力达到-375MPa，这样高的残余压应力能够抑制裂纹的萌生与扩展。