王瑩

摘 要：對(duì)雙液雙金屬?gòu)?fù)合鑄造以及雙金屬?gòu)?fù)合材料的定義進(jìn)行分析論述，這樣能夠加強(qiáng)這方面的了解程度。采用現(xiàn)代分析方法，對(duì)雙金屬?gòu)?fù)合材料的性能受到鑄造工藝影響的程度進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析得到，復(fù)合鑄造工藝不僅僅會(huì)對(duì)材料的表面質(zhì)量以及應(yīng)力狀態(tài)進(jìn)行影響，同時(shí)，在界面結(jié)構(gòu)、形貌以及組成等方面都有很大影響。通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)論，對(duì)雙金屬?gòu)?fù)合材料以后的發(fā)展是重要的指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：鑄造工藝；雙金屬?gòu)?fù)合材料；性能；影響

前言

文章中對(duì)不同的鑄造結(jié)構(gòu)和使用條件進(jìn)行了分析，通過(guò)采取特殊的鑄造工藝方法，能夠使結(jié)晶界面和基體的溫度、梯度以及厚度都是均等的，保證結(jié)合界面是均勻的，同時(shí)也能制備出無(wú)混料的雙金屬?gòu)?fù)合材料，對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行進(jìn)一步的研究和分析，在經(jīng)濟(jì)效益和學(xué)術(shù)價(jià)值方面十分有利。

1 對(duì)雙液雙金屬?gòu)?fù)合鑄造的概述

雙液雙金屬?gòu)?fù)合鑄造是指在一定的澆注溫度下，將兩種液體的金屬按照一定的順序?qū)⑵錆沧⒌酵粋€(gè)鑄型中，這樣形成的復(fù)合材料具有很好的耐磨性，同時(shí)，也能克服兩種金屬存在的缺點(diǎn)，將兩種金屬的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行發(fā)揮，新形成的復(fù)合材料具有兩種金屬的特性。新型復(fù)合鑄造零件能夠適應(yīng)各種惡劣的使用環(huán)境，在使用過(guò)程中壽命也將出現(xiàn)延長(zhǎng)的情況。雙液雙金屬在實(shí)際操作過(guò)程中比較難，在對(duì)耐用零件進(jìn)行批量生產(chǎn)時(shí)難度系數(shù)更大。在應(yīng)用過(guò)程中，可靠性條件非常差，對(duì)整個(gè)加工過(guò)程帶來(lái)的影響將非常大。在鑄造過(guò)程中，對(duì)界面的結(jié)合質(zhì)量對(duì)復(fù)合材料的性能影響原因進(jìn)行分析，能夠?qū)?fù)合界面的關(guān)鍵因素進(jìn)行保證。

2 對(duì)雙金屬?gòu)?fù)合材料的概述

采用復(fù)合技術(shù)將兩種完全不同的金屬接觸面進(jìn)行相互之間的固勞，并且結(jié)合在一起，通常情況下，兩種金屬的物理和化學(xué)性能都將是不同的，在這種情況下，出現(xiàn)的新型材料就是雙金屬?gòu)?fù)合材料。雙金屬?gòu)?fù)合材料具有非常好的性能，而且這些技能非常特殊，在工作環(huán)境比較惡劣的情況下，雙金屬?gòu)?fù)合材料的使用壽命也非常好。雙金屬?gòu)?fù)合材料成本非常低，在性能方面非常好，而且能夠合理對(duì)資源進(jìn)行開(kāi)發(fā)利用。在很多的工業(yè)領(lǐng)域中，石油、汽車、航空對(duì)這種新型的材料應(yīng)用比較廣泛，因此，其市場(chǎng)前景非常好。

3 鑄造工藝對(duì)雙金屬?gòu)?fù)合材料性能影響的實(shí)驗(yàn)

文章對(duì)鑄造工藝對(duì)雙金屬?gòu)?fù)合材料的材質(zhì)復(fù)合界面的組織以及耐磨性綜合力學(xué)性能進(jìn)行了試驗(yàn)和研究，在以后的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步將有很大影響。

3.1 實(shí)驗(yàn)材料

在試驗(yàn)過(guò)程中，主要的試驗(yàn)材料有碳、硅、朦和鉻，其中，碳是鋼中的主要元素，是鋼的基本組織成分。在試驗(yàn)中，將少量的碳固體溶合在鐵素體中，這樣能形成以滲碳體的形式存在。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中要對(duì)碳含量進(jìn)行很好的控制，因?yàn)樘己窟^(guò)高或者是過(guò)低都是會(huì)導(dǎo)致鋼的質(zhì)量受到很大影響。碳含量出現(xiàn)過(guò)低的情況，會(huì)導(dǎo)致鋼的淬硬性以及耐磨性出現(xiàn)很差的情況，在碳含量過(guò)高的情況下，會(huì)導(dǎo)致鋼的韌性出現(xiàn)降低的情況，因此，要對(duì)碳的含量進(jìn)行很好的控制，能夠更好的保證鋼的剛度和硬度。硅在鋼中的作用就是當(dāng)貝氏體轉(zhuǎn)變過(guò)程中，抑制碳化合物的析出，硅在鋼中的形態(tài)主要是以固體的形式進(jìn)行溶體，在鐵素體中進(jìn)行存在，這樣利用硅的性能能夠更好的增加鋼的強(qiáng)度和硬度，降低鋼的塑性。在鑄造鋼過(guò)程中，錳的作用是不可替代的，其主要的功能就是脫氧，對(duì)硫元素進(jìn)行中和，避免出現(xiàn)有害作用，從而能對(duì)鑄件出現(xiàn)的強(qiáng)烈缺陷進(jìn)行防止。不僅如此，錳還能對(duì)鋼中出現(xiàn)的溫度以及分解速度進(jìn)行降低。在使用過(guò)程中將錳和硅進(jìn)行配合使用，能夠?qū)︿摰膹?qiáng)度進(jìn)行提高，對(duì)硬度和韌度也有很好的促進(jìn)作用。但是，在鋼中，錳的含量一定要進(jìn)行必要的控制，不能出現(xiàn)錳含量過(guò)高的情況，這樣會(huì)導(dǎo)致鋼晶粒出現(xiàn)粗化的情況，對(duì)鋼的回火脆性以及敏感性都有很大的影響。

鉻是一種活性比較大的耐磨材料元素，其能夠固溶于鐵素體中，同時(shí)也能和鋼中的碳組合形成很多種碳化物，它的主要作用就是促使鋼的淬透性得到提高，同時(shí)，對(duì)鋼的抗氧化能力和抗腐蝕能力進(jìn)行提高。鉻在鋼中的含量比較高也不用對(duì)其進(jìn)行擔(dān)心，這種元素不會(huì)對(duì)鋼的性能產(chǎn)生很大的影響，但是，其會(huì)在鋼中形成比較復(fù)雜的碳化物，這種物質(zhì)能夠從鋼中進(jìn)行析出，然后起到沉淀和強(qiáng)化的作用。

3.2 實(shí)驗(yàn)方法

3.2.1 具體方法

使用酸性坩堝熔煉實(shí)驗(yàn)鋼，并采用65kg和150kg中頻感應(yīng)電爐，將澆注溫度定為1550，濕砂型澆注后加工成10mm×10mm×55mm沖擊韌性試樣。主要對(duì)鋼的材質(zhì)復(fù)合界面組織、耐磨性、綜合力學(xué)性能三方面進(jìn)行分析和觀察。其中，采用的器具主要有ZBC-300B全自動(dòng)金屬擺錘沖擊實(shí)驗(yàn)機(jī)，負(fù)責(zé)沖擊韌性測(cè)試；HRC-150A硬度計(jì)負(fù)責(zé)硬度測(cè)試；MLD-10動(dòng)載荷磨料磨損試驗(yàn)機(jī)負(fù)責(zé)磨損試驗(yàn)。最后采用奧林巴斯GX71倒置式金相顯微鏡進(jìn)行組織分析，從而得出結(jié)論。

3.2.2 鑄造工藝

實(shí)驗(yàn)時(shí)采用兩個(gè)澆注系統(tǒng)，分別澆入低碳鋼和高碳鋼，時(shí)間上要間隔15-80秒，而且需要注意的是澆入低碳鋼后，當(dāng)鋼液已經(jīng)趨近工藝要求的復(fù)合界面或已達(dá)到時(shí)，根據(jù)鑄件的大小才可以澆入高碳鋼。其中任選一組將激冷材料放置在兩種材質(zhì)的連接部位，從而保證結(jié)晶界面與基體間存在一定的溫度梯度以及厚度，另一組則不需要添加激冷材料。

3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3.3.1 對(duì)復(fù)合界面組織的影響

由于采用特殊的雙液雙金屬?gòu)?fù)合鑄造工藝，當(dāng)?shù)吞间摻Y(jié)晶后才進(jìn)行高碳鋼的澆筑，然后經(jīng)過(guò)高溫鐵水的作用，致使低碳鋼能夠保存的很好，只是表面熔化很薄的一層，而且結(jié)合區(qū)復(fù)合界面的交界線處相互交錯(cuò)，產(chǎn)生了熔融和相互滲透的現(xiàn)象，這是從圖片上清晰可見(jiàn)的，這就說(shuō)明兩種材質(zhì)的中間結(jié)合面實(shí)現(xiàn)了有效的冶金結(jié)合，而且復(fù)合界面并沒(méi)有發(fā)生沖混現(xiàn)象。

3.3.2 對(duì)耐磨性的影響

通過(guò)實(shí)驗(yàn)，我們可以總結(jié)出：將實(shí)驗(yàn)鋼材料和高錳鋼進(jìn)行相同時(shí)間的磨損，發(fā)現(xiàn)前者的動(dòng)載磨損失重量要明顯小于后者。這是由于實(shí)驗(yàn)鋼以擠出和淺層剝落為主，無(wú)論是組織上還是綜合力學(xué)性能均高于高錳鋼，具有較強(qiáng)的抵抗石英砂磨粒的切削的能力，這就減少了磨損過(guò)程中表面金屬的剝落，呈現(xiàn)出較好的耐磨性能。

3.3.3 對(duì)力學(xué)性能的影響

此圖片為等溫淬火溫度試樣高碳鋼沖擊斷口的SEM照片，從圖片上我們可以看出斷口的形狀是扇形花樣，而且還有大量的撕裂棱以及大大小小的圓形或橢圓形的深韌窩，這就說(shuō)明該材質(zhì)的韌性是十分好的。

4 結(jié)束語(yǔ)

鑄造工藝對(duì)雙金屬材料的性能有很大影響，因此，在進(jìn)行復(fù)合的時(shí)候要應(yīng)用特殊的鑄造工藝，這樣不僅能夠提高復(fù)合材料的組織界面結(jié)合狀態(tài)，在耐磨性能和力學(xué)性能方面影響也非常好，這樣能夠提高生產(chǎn)工作的安全性。對(duì)雙金屬鑄造的定義進(jìn)行分析，增強(qiáng)對(duì)其的了解，應(yīng)用現(xiàn)代的方法，通過(guò)試驗(yàn)對(duì)鑄造工藝進(jìn)行分析，這樣對(duì)雙金屬?gòu)?fù)合材料以后的發(fā)展非常有利。

參考文獻(xiàn)

[1]田德旺，應(yīng)保勝.雙金屬?gòu)?fù)合材料冷軋變形行為及結(jié)合強(qiáng)度的研究[D].武漢：武漢科技大學(xué)，2007.3.

[2]向云貴，廖丕博.雙金屬符合鑄造球磨機(jī)襯板工藝研究[J].南方金屬，2007（2）：28-30.

[3]郭紀(jì)偉，碳和硅含量及熱處理參數(shù)對(duì)貝氏體剛性能的影響[J].機(jī)械工程師，2003（3）：39-41.