目的 针对冷轧辊表面的循环应力、摩擦磨损的特殊服役环境,设计空气燃料超音速火焰喷涂(HVAF)制备Cr3C2-FeCrBSi复合涂层来提高工件表面的硬度和耐磨性.方法 利用HVAF技术在冷轧辊用合金钢板表面制备不同尺寸陶瓷颗粒混合的Cr3C2-FeCrBSi的复合涂层,并在600、700、800℃进行退火处理后得到退火态涂层.利用XRD、SEM、显微硬度计、电子拉伸试验机、盘式摩擦磨损试验机和接触疲劳试验机,考察了不同陶瓷含量和不同退火温度下涂层的相组成、组织结构、机械性能、摩擦磨损性能和接触疲劳失效形式.结果 喷涂态涂层的显微硬度、结合强度随着Cr3C2含量的增加先上升后下降.当陶瓷相质量分数为10％时,复合涂层最佳,显微硬度、结合强度分别为459.6HV0.3、42.8 MPa.选取Cr3C2(质量分数10％)-FeCrBSi涂层经过退火处理后,涂层的硬度、断裂韧性、抗磨损性能均有提升,其中摩擦因数由原先的0.89降低至0.80～0.75.此外在700℃下退火3 h得到的涂层,显微硬度可达490.3HV0.3,断裂韧性由2.81 MPa·m1/2提升至3.15 MPa·m1/2,磨损率为6.80×10-14 m3/(N·m),与喷涂态涂层相比,磨损率降低了15％.喷涂态、退火态涂层的磨损机制均为磨粒磨损.接触疲劳试验结果表明,退火态复合涂层的接触疲劳失效形式主要有剥落和分层,同时剥落失效情况下涂层的接触疲劳寿命更长,可达2.07×105转.结论 Cr3C2-FeCrBSi复合涂层良好的抗磨损和耐接触疲劳性能主要取决于Cr3C2硬质耐磨颗粒的加入.而退火热处理可以促进涂层向平衡态的转变、同时析出的二次碳化物(Cr,Fe)7C3起到沉淀强化的作用,使得退火态涂层具有更好的抗摩擦磨损性能.
万方数据
