灰口铸铁等离子表面硬化处理后的组织与性能 structure and properties of plasma phase-change case hardening for the ash iron casting.pdfVIP

第21卷第311 机电产品开崖与剀新 V01．21．No．3 呈塑曼苎曼旦 ．!!竺!!竺竺!!垦!!!!：!!!!堕竺竺!兰!!苎兰!竺塑!型皇型竺! 竺型：!呈塑 灰口铸铁等离子表面硬化处理后的组织与性能 刘秀杰．袁建军 (山东科技大学机电工程系，山东泰安271019) 摘要：利用常压等离子相变硬化设备对灰口铸铁进行了表面相变硬化处理．处理后铸铁熔凝层的显微组 织为初生奥氏体+莱氏体，固态相变硬化层的组织为隐针马氏体+残余奥氏体+片状石墨和少量磷 共晶，铸铁的表面硬度明显高于基体硬度，并明显提高了灰口铸铁材料的耐磨性和使用寿命。 关键词：灰口铸铁；等离子；相变硬化；显微组织；硬度 156．31 中图分类号：TGl43．2；TG 文献标识码：A 文章编号：1002—6673(2008)03-019—03 O引言 1实验材料及设备 灰口铸铁(简称灰铁)是一种价格低廉的材料，熔 实验材料为珠光体基体灰铸铁HT200．硬度为HB= 点低，流动性好111，具有良好的吸收振动能力和耐磨 170～220，直接取自机座。其化学成分见表l。实验设备 性．被广泛用于机座、床身、齿轮、汽缸、飞轮、齿轮 为DGR一5型等离子表面硬化工控设备．其工艺参数为： 箱、中等压力阀体、汽缸体和汽缸套等各类零部件明。 电流55 A，气流量0．4m％，喷嘴与工件距离3姗。扫 但由于铸铁组织中存在石墨相。很难用常规热处理大幅 描速度5．5 度改善其性能。借助等离子热处理可使这种廉价材料耐 行镶嵌制成金相试样，用4％的硝酸酒精腐蚀，用光镜 磨性和硬度大大提高．延长该材料的使用寿命。常压等 观察金相组织．用Nmt一3显微硬度计测量相变硬化区的 离子束(以下简称等离子束)表面硬化利用等离子束对 硬度分布特征。 金属材料表面进行快速加热．并利用基体的自身急冷实 表1HT200的化学成分(质量分数，％) 现材料表面的相变硬化或熔凝硬化四。它包括等离子相 Tab．1Chemical ofHT20—40(wt，％) composition 变硬化和熔凝硬化。等离子柬以较大的冲击速度扫描加 c Si Mn P S 热材料表面。使材料迅速升温至相变温度以上，然后依 3．36 1．16 O．9 0．24 0．085 靠材料自身的热传导迅速冷却．从而在灰铸铁表面形成 细密的莱氏体及隐针马氏体硬化组织．等离子表面硬化 2实验结果分析 不改变材料的表面成分．只是通过改变表面组织结构特 2．1组织分析 征来改变材料性能，工件经过硬化处理后，得到了集高 图1是H1200的光学显微镜下等离子相变硬化组 硬度、高耐磨性和一定韧性于一身的工作表面，等离子 织，图中硬化带与基体之间有明显的分界线，右边为基 束表面硬化技术具有如下特点：①等离子束温度高、能 体。左边为淬硬区，图中淬硬区中的未溶片状石墨清晰 量密度高、加热时间短、速度快。变形小或无变形，工 可见．明显细化。比较界线两边的组织形态可知。右边 作效率高；②硬化面积、硬