摘要：使用热等静压处理制备了锻压机床用新型Fe-Cr-Mo-Ni-C-Y 铁基耐磨合金，并进行了物相组成、显微组织、耐磨损性能和耐腐蚀性能的测试与分析。结果表明，该合金由占大部分的马氏体和少量的(Cr2.5Fe4.3Mo1)C3相、(Cr，Fe)7C3相、Cr7C3相和Mo2C 相组成，具有较佳的耐磨损性能和耐腐蚀性能；摩擦系数在摩擦磨损约1.5 min 后基本稳定在0.23，磨损试验后表面仅有少量浅而细的磨痕；合金经过240 h 中性盐雾腐蚀后的质量损失率为2.16%。

       耐磨合金是锻压机床的一种重要材料， 耐磨合金的性能关系着锻压机床的使用性能和长期可靠性能。耐磨合金的研究一直是金属材料的一个研究热点， 如何提高耐磨合金的综合性能成为材料工程师的一个重要研究方向。合金的成分设计、制备方法以及后续热处理工艺等各个方面， 都会对合金的性能产生影响。为了进一步提高锻压机床用耐磨合金
的性能，本试验设计了一种新型的铁基耐磨合金，并在铁模浇注后进行了热等静压处理， 并对合金的物相组成、显微组织、耐磨损性能和抗高温氧化性能进行了测试与分析。

       1 、试验材料与方法

  
       1.1 试样材料
 
       本试验选用工业级的原材料Fe、Cr、Mo、Ni、C以及Fe-10Y 中间合金， 先在ZG-25AZ 型真空中频感应熔炼炉中进行熔炼， 熔炼工艺参数为1280℃×20 min，静置15 min，再用铁模进行浇铸，浇铸后的合金试样进行热等静压处理， 热等静压的压力为760MPa、热等静压温度为1050℃、热等静压时间为2 h。锻压机床用新型铁基耐磨合金的主要制备过
程，如图1 所示。制备出的锻压机床用新型铁基耐磨合金，采用EDX1800C 型X 射线荧光光谱仪进行化学成分测试，结果如表1 所示。
 

       图1 试样的主要制备过程
 

       1.2 试验方法
  
      物相组成： 试验制备的锻压机床用新型铁基耐磨合金的物相组成， 通过D8ADVANCE 型X 射线衍射仪进行测试与分析。

      显微组织： 本试验制备的锻压机床用新型铁基耐磨合金的显微组织，通过JSM6510 型扫描电子显微镜和XJL-03 型金相显微镜进行观察与分析。耐磨损性能： 本试验制备的锻压机床用新型铁基耐磨合金的耐磨损性能， 通过VXMMH-20 型摩擦磨损试验机进行测试与分析。试验过程中选用的主要测试参数为：磨损载荷为90N，磨轮转速为250r/min，摩擦磨损时间为10 min，相对滑动速度为90mm/min、试验温度为室温。试验时自动记录锻压机床用新型铁基耐磨合的摩擦系数动态曲线， 并用JSM6510 型扫描电子显微镜对磨损试样表面进行观察和拍照。
 

      耐腐蚀性能： 本试验制备的锻压机床用新型铁基耐磨合金的耐腐蚀性能， 在FQY050 型盐雾腐蚀试验箱中进行测试， 试验过程参考中华人民共和国国家标准GB/T 10125-1997、试验溶液为(50±5) g/L的氯化钠水溶液、溶液pH 值为6.85±0.35、试验温度为(35±2)℃，试验时间240h。试验前，在(100±5)℃烘箱中将试样烘干至恒重并准确称量； 然后进行中性盐雾腐蚀试验。每24 h 取出试样，称量记录试样的质量损失。试验完成后，用JSM6510 型扫描电子显微镜对腐蚀试样表面进行观察和拍照。
    
  

      2 、试验结果及讨论

  
     2.1 物相分析结果及讨论
 
      本试验制备的锻压机床用新型铁基耐磨合金的XRD 图谱如图2 所示。从图可以看出，该新型铁基耐磨合金由大部分马氏体和少量(Cr2.5Fe4.3Mo1)C3相、(Cr，Fe)7C3相、Cr7C3相和Mo2C 相组成。其中(Cr2.5Fe4.3Mo1)C3相、(Cr，Fe)7C3相、Cr7C3相和Mo2C相都是硬质相， 为锻压机床用新型铁基耐磨合金提供良好的耐磨损性能。由于合金元素Y 的添加含量过小， 在锻压机床用新型铁基耐磨合金的XRD 图谱中未能发现含Y 的化合物相。
 
 
       2.2 显微组织分析及讨论
 
 
      本试验制备的锻压机床用新型铁基耐磨合金的显微组织SEM 照片见图3。从图可以看出，该新型铁基耐磨合金中存在大量的板条状马氏体， 在马氏体晶界处形成了较多的Mo2C、(Cr，Fe)7C3、Cr7C3和(Cr2.5Fe4.3Mo1)C3等硬质相，这些硬质相混合在一起。
 

     
      图2 试样的XRD 图谱
 

      这些硬质相的存在， 将显著改善锻压机床用新型铁基耐磨合金的耐磨损性能。
 

     
      图3 试样的显微组织SEM 照片
 
 
      图4 是锻压机床用新型铁基耐磨合金在热等静压处理前后的光面金相照片。从图可以看出，与热等静压处理之前相比， 热等静压处理后的锻压机床用新型铁基耐磨合金中的气孔或显微疏松等铸造缺陷显著减少， 热等静压处理有效消除了锻压机床用新型铁基耐磨合金中的铸造缺陷，提高了合金的致密度。
 

      图4 试样热等静压前后的金相照片

      2.3 耐磨损性能测试结果及讨论
 
 
     本试验制备的锻压机床用新型铁基耐磨合金在摩擦磨损试验过程中， 其摩擦系数动态曲线如图5所示。从图5 可以看出，本试验制备的锻压机床用新型铁基耐磨合金在摩擦磨损约1.5min 后，其摩擦系数趋于稳定，期间虽偶有波动，但基本稳定在0.23。由此可以看出， 本试验制备的锻压机床用新型铁基耐磨合金具有较好的摩擦系数。

              图5 试样的摩擦系数动态曲线
 

      本试验制备的锻压机床用新型铁基耐磨合金，经过10min 室温摩擦磨损后，试样磨损表面的SEM照片如图6 所示。从图可以看出，试样经过室温摩擦磨损后，表面仅有少量浅而细的磨痕，未见明显的脱落或坑洼， 说明该锻压机床用新型铁基耐磨合金具有优异的耐磨损性能。
 

      图6 磨损试验后试样表面形貌的SEM 照片
 

     2.4 耐腐蚀性能测试结果及讨论
 

     本试验制备的锻压机床用新型铁基耐磨合金，在240 h 中性盐雾腐蚀试验过程中的质量损失率—时间曲线如图7 所示。从图可以看出， 本试验制备的锻压机床用新型铁基耐磨合金在中性盐雾腐蚀72 h 后，其质量损失率趋于稳定，经过240 h 中性盐雾腐蚀后， 其质量损失率仅为2.16%。由此可以看出， 本试验制备的锻压机床用新型铁基耐磨合金具
有较好的耐腐蚀性能。这主要是因为合金元素Y 的添加以及热等静压处理的应用， 有效提高了合金的致密度，增加了合金抵抗腐蚀液侵蚀的能力。

      图7 试样中性盐雾腐蚀过程中的质量损失率—时间曲线
 

       3 、结论
 

      (1) 以工业级的原材料Fe、Cr、Mo、Ni、C 以及Fe-10Y 中间合金， 铁模浇铸后进行热等静压处理，可以制备出耐磨损性能和耐腐蚀性能优异的锻压机床用新型Fe-Cr-Mo-Ni-C-Y 铁基耐磨合金。(2) 锻压机床用新型Fe-Cr-Mo-Ni-C-Y 铁基耐磨合金由占大部分的马氏体和少量的(Cr2.5Fe4.3Mo1)C3相、(Cr，Fe)7C3
相、Cr7C3相和Mo2C 相组成。(3) 锻压机床用新型铁基耐磨合金在摩擦磨损约1.5 min 后，其摩擦系数趋于稳定，期间虽偶有波动，但基本稳定在0.23；在中性盐雾腐蚀72 h 后，其质量损失率趋于稳定，经过240 h 中性盐雾腐蚀后，其质量损失率仅为2.16%。