CN108676986A - 一种陶瓷增强铁基复合材料的热处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种陶瓷增强铁基复合材料的热处理工艺，包括以下步骤：(1)在待热处理试样表面涂刷抗氧化涂料，然后将其放入箱式炉中，抽真空，充入氮气，保证氧含量≦5％，炉膛压力维持在60‑70mbar；(2)以30‑50℃/h的升温速度加热至650℃，保温1h，随后以60‑80℃/h的升温速率将试样加热至900‑1000℃。当炉膛温度超过1000℃时，加热速率为15‑20℃/h。(3)在930‑1080℃进行保温2‑6h，将试样取出在空气中进行冷却直至室温；(4)回火：将试样以20‑35℃/h加热至350‑450℃保温1‑2h后随炉冷却。本发明的热处理工艺提高了复合材料的耐磨性，有效避免了陶瓷颗粒与基体分离脱落，复合区开裂的现象。
Description
技术领域
本发明涉及复合材料技术领域，尤其涉及一种陶瓷增强铁基复合材料的热处理工艺。
背景技术
随着现代工业的不断发展，耐磨材料的消耗量与日俱增，传统钢铁材料已难以满足材料对耐磨性的需求。陶瓷金属耐磨复合材料兼具陶瓷的高硬度、高耐磨性和金属良好的韧性，解决了传统钢铁材料中高硬度与强韧性矛盾的问题，目前，国内外对陶瓷金属复合材料的制备工艺的研究日趋深入，而热处理工艺是使复合材料发挥最大潜能的关键环节，由于陶瓷和金属物理化学性质差异很大，热处理过程中复合材料容易发生开裂，如何获得具有优良耐磨性的复合件是复合材料热处理工艺研究的重点。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种陶瓷增强铁基复合材料的热处理工艺。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种陶瓷增强铁基复合材料的热处理工艺，包括以下步骤：
(1)在待热处理试样表面涂刷抗氧化涂料，然后将其放入箱式炉中，抽真空，充入氮气，保证氧含量≦5％，炉中压力在60-70mbar；
(2)以30-50℃/h的升温速度加热至650℃，保温0.5-1.2h，随后以60-80℃/h的升温速率将试样加热至900-1000℃。当炉膛温度超过1000℃时，加热速率为15-20℃。
(3)在930-1080℃进行保温2-6h，将试样取出在空气中进行冷却直至室温；
(4)回火：将试样以20-35℃加热至350-450℃保温1-2h后随炉冷却。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明的热处理工艺有效提高了复合材料的耐磨性；
2.本发明热处理工艺有效避免了因陶瓷与金属膨胀、收缩系数不一致而产生的颗粒脱落，复合材料开裂的问题
附图说明
图1是本发明的热处理工艺曲线图
图2是实施实例1的ZTA陶瓷颗粒增强高铬铸铁基复合材料热处理前后组织对比图；
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例1：
一种陶瓷增强铁基复合材料的热处理工艺，具体步骤如下：
(1)在待热处理试样表面涂刷抗氧化涂料，然后将其放入箱式炉中，抽真空，充入氮气，保证氧含量≦5％，炉中压力稳定在60mbar；
(2)以30℃/h的升温速度加热至650℃，保温0.5h，随后以60℃/h的升温速率将试样加热至930℃。
(3)在930℃进行保温3h，将试样取出在空气中进行冷却直至室温；
(4)回火：将试样以20℃加热至350℃保温1h后随炉冷却。
本实施例热处理之后的复合材料组织图如图2所示。热处理之后基体中碳化物细化，颗粒与基体结合良好，无热处理裂纹。热处理之后复合材料的耐磨性及韧性如表1所示。
实施例2：
一种陶瓷增强铁基复合材料的热处理工艺，具体步骤如下：
(1)在待热处理试样表面涂刷抗氧化涂料，然后将其放入箱式炉中，抽真空，充入氮气，保证氧含量≦5％，炉中压力稳定在65mbar；
(2)以35℃/h的升温速度加热至650℃，保温1h，随后以68℃/h的升温速率将试样加热至980℃。
(3)在980℃进行保温3h，将试样取出在空气中进行冷却直至室温；
(4)回火：将试样以25℃/h加热至400℃保温1.5h后随炉冷却。
本实施例复合材料性能测试结果见表1。
实施例3：
一种陶瓷增强铁基复合材料的热处理工艺，具体步骤如下：
(1)在待热处理试样表面涂刷抗氧化涂料，然后将其放入箱式炉中，抽真空，充入氮气，保证氧含量≦5％，炉中压力稳定在70mbar；
(2)以45℃/h的升温速度加热至650℃，保温0.8h，随后以75℃/h的升温速率将试样加热至1000℃。
(3)在1000℃进行保温5h，将试样取出在空气中进行冷却直至室温；
(4)回火：将试样以30℃/h加热至400℃保温1.8h后随炉冷却。
本实施例热处理的复合材料性能测试结果见表1。
实施例4：
一种陶瓷增强铁基复合材料的热处理工艺，具体步骤如下：
(1)在待热处理试样表面涂刷抗氧化涂料，然后将其放入箱式炉中，抽真空，充入氮气，保证氧含量≦5％，炉中压力稳定在70mbar；
(2)以50℃/h的升温速度加热至650℃，保温1.2h，随后以80℃/h的升温速率将试样加热至1000℃，再以20℃/h的加热速率加热至1080℃。
(3)1080℃进行保温6h，将试样取出在空气中进行冷却直至室温；
(4)回火：将试样以35℃/h加热速率加热至450℃，保温2h后随炉冷却。
本实施例热处理后的复合材料性能测试结果见表1。
表1复合材料热处理之后性能测试结果
| 试样编号 | 铸态 | 实施实例1 | 实施实例2 | 实施实例3 | 实施实例4 |
| 硬度 | 57 | 63 | 65 | 61 | 67 |
| 冲击韧性 | 9.6 | 11 | 11.6 | 11.3 | 12.1 |
| 耐磨性 | 1 | 1.3 | 1.4 | 1.28 | 1.39 |
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种陶瓷增强铁基复合材料的热处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)在待热处理试样表面涂刷抗氧化涂料，然后将其放入箱式炉中，抽真空，充入氮气，保证氧含量≦5％，炉中压力在60-70mbar；
(2)以30-50℃/h的升温速度加热至650℃，保温0.5-1.2h，随后以60-80℃/h的升温速率将试样加热至900-1000℃。当炉膛温度超过1000℃时，加热速率为15-20℃。
(3)在930-1080℃进行保温2-6h，将试样取出在空气中进行冷却直至室温；
(4)回火：将试样以20-35℃加热至350-450℃保温1-2h后随炉冷却。
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