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第6期 张丽民等：等离子熔覆FN基合金导辊组织结构及失效分析 ,781. 中，导辊表面在高温磨损作用下，涂层中的块状碳化 参考文献 物和金属间化合物耐磨骨架受到轧件的冲击作用， [1]Tang Y H.Chen A H.He B Analysis of failre of guidling equip- 可能会断裂或从涂层表面剥落，从而在导辊表面形 ment for fnish ing molling m ill Mech Res Appl 2006.19(3):60 成剥落坑，这些剥落的碳化物和金属间化合物则成 (唐永辉，陈艾华，何彬.精轧机导卫装置的失效分析及改善 措施.机械研究与应用，200619(3)：60) 为轧件和导辊之间的磨粒，与导辊、轧件构成了三体 [2]Xing ZQ.Pan H T.Analysis on fracture of prejudiced gude roller 磨粒磨损的摩擦副，图5(b)、(c)为残存于裂纹和 (35C Mo)in coiling fiumace Phys Exam Test 2009 27(2):58 剥落坑中的球状磨粒；对这些球状磨粒进行能谱分 (杏仲全，潘红涛.35CMo钢卷取炉偏导辊断裂分析.物理测 析，结果如图6所示，从图中可知，这种球形磨粒的 试，2009.27(2)：58) 化学组成为Fe-Cr-C-Si可以认为，球形磨粒主要 [3]Zhang L M.Sun D B.LiH Q etal Research progress in surface 由碳化物组成，在轧件的磨损作用下，导辊涂层中的 metallurgy by DC plasa jet Heat TratMet 2006 31(2):12 张丽民，孙冬柏，李惠琪，等.等离子束表面治金技术研究 碳化物脱落，在磨损过程中成为球形磨粒，因此，在 及其进展.金属热处理，200631(2)：12) 磨粒磨损过程中，材料去除机制是塑性变形显微 [4]Zhang L M.Sun D B Yu H Y,etal Characteristics of Febased 切削和断裂剥落的共同作用 alloy coating produced by plama cladding pmcess Mater Sci Eng A2007.457(12):319 [5 Zhang L M.Sun D B Yu H Y.Effect of niobim on the m icmo- structure and wear resistance of iron based alby coating produced by plasa cladding Mater Sci Eng A 2008 490.57 [6]Zhang L M.Sun D B Yu H Y.Chamcteristics ofplasna cladding Febased alby coating with rare earth metal elements Mater Sci 6 8101214161820 能量keV EngA2007,452A53(15):619 [7]Zhang L M.Li B W.Yu H Y.Rapidly solid ified non-equilibri 图6球形磨粒的能谱分析 m icrostmuchure and phase transomation of plasma cladding Fe Fig 6 EDS spectnm of spherical abmsive gmains based alloy coating Surf CoatTechnol 2007.201(12):5931 [8]Li B W.Zhang L M.LiH Q.et al Shidy on cmacking behavior 4结论 of Fe-based coating by plasna cladding Mater SciTechnol 2007. 15(4):545 (1)利用等离子熔覆技术，在45圆钢表面熔 (刘邦武，张丽民，李惠琪，等.等离子熔覆铁基涂层开裂行 覆FeV基高温耐磨涂层，制备了等离子合金导辊 为研究.材料科学与工艺，2007,15(4)：545) [9]LiM.Mechan ical fiindanent of themal fatigue cracks on hot work 工况现场试验表明，其使用寿命比高铬铸钢导辊有 die steel MaterMech Eng 1993.17(6):29 显著的提高.FeN基涂层与基体45钢呈冶金结 (李明。热作模具钢热疲劳裂纹的力学基础。机械工程材料， 合状态，碳化物(CrFe),C、奥氏体Y-(FeNi)和 199317(6):29) M0.24Ni.76化合物的良好匹配使涂层具有优异的耐 [10]Fu B Y.He D Y.Zhao L D.Abrasive resistance of are sprayed 磨性能. coatings containing Febased amophous phase Tribobgy 2008 28(5):428 (2)等离子熔覆FeN基合金导辊的失效机制 (傅斌友，贺定勇，赵力东，涂铁基非晶涂层的磨粒磨损性 主要为热疲劳开裂和磨粒磨损， 能研究.摩擦学学报，200828(5)：428)第 6期 张丽民等： 等离子熔覆 Ｆｅ--Ｎｉ基合金导辊组织结构及失效分析 中导辊表面在高温磨损作用下涂层中的块状碳化 物和金属间化合物耐磨骨架受到轧件的冲击作用 可能会断裂或从涂层表面剥落从而在导辊表面形 成剥落坑这些剥落的碳化物和金属间化合物则成 为轧件和导辊之间的磨粒与导辊、轧件构成了三体 磨粒磨损的摩擦副．图 5（ｂ）、（ｃ）为残存于裂纹和 剥落坑中的球状磨粒；对这些球状磨粒进行能谱分 析结果如图 6所示．从图中可知这种球形磨粒的 化学组成为 Ｆｅ--Ｃｒ--Ｃ--Ｓｉ．可以认为球形磨粒主要 由碳化物组成在轧件的磨损作用下导辊涂层中的 碳化物脱落在磨损过程中成为球形磨粒．因此在 磨粒磨损过程中材料去除机制是塑性变形--显微 切削和断裂--剥落的共同作用． 图 6 球形磨粒的能谱分析 Ｆｉｇ．6 ＥＤＳｓｐｅｃｔｒｕｍｏｆｓｐｈｅｒｉｃａｌａｂｒａｓｉｖｅｇｒａｉｎｓ 4 结论 （1） 利用等离子熔覆技术在 45 ＃圆钢表面熔 覆 Ｆｅ--Ｎｉ基高温耐磨涂层制备了等离子合金导辊． 工况现场试验表明其使用寿命比高铬铸钢导辊有 显著的提高．Ｆｅ--Ｎｉ基涂层与基体 45 ＃钢呈冶金结 合状态碳化物 （ＣｒＦｅ）7Ｃ3、奥氏体 γ--（ＦｅＮｉ）和 Ｍｏ1∙24Ｎｉ0∙76化合物的良好匹配使涂层具有优异的耐 磨性能． （2）等离子熔覆 Ｆｅ--Ｎｉ基合金导辊的失效机制 主要为热疲劳开裂和磨粒磨损． 参 考 文 献 ［1］ ＴａｎｇＹＨＣｈｅｎＡＨＨｅＢ．Ａｎａｌｙｓｉｓｏｆｆａｉｌｕｒｅｏｆｇｕｉｄｉｎｇｅｑｕｉｐ- ｍｅｎｔｆｏｒｆｉｎｉｓｈｉｎｇｒｏｌｌｉｎｇｍｉｌｌ．ＭｅｃｈＲｅｓＡｐｐｌ200619（3）：60 （唐永辉陈艾华何彬．精轧机导卫装置的失效分析及改善 措施．机械研究与应用200619（3）：60） ［2］ ＸｉｎｇＺＱＰａｎＨＴ．Ａｎａｌｙｓｉｓｏｎｆｒａｃｔｕｒｅｏｆｐｒｅｊｕｄｉｃｅｄｇｕｉｄｅｒｏｌｌｅｒ （35ＣｒＭｏ） ｉｎｃｏｉｌｉｎｇｆｕｒｎａｃｅ．ＰｈｙｓＥｘａｍＴｅｓｔ200927（2）：58 （杏仲全潘红涛．35ＣｒＭｏ钢卷取炉偏导辊断裂分析．物理测 试200927（2）：58） ［3］ ＺｈａｎｇＬＭＳｕｎＤＢＬｉＨＱｅｔａｌ．Ｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｉｎｓｕｒｆａｃｅ ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙｂｙＤＣｐｌａｓｍａｊｅｔ．ＨｅａｔＴｒｅａｔＭｅｔ200631（2）：12 （张丽民孙冬柏李惠琪等．等离子束表面冶金技术研究 及其进展．金属热处理200631（2）：12） ［4］ ＺｈａｎｇＬＭＳｕｎＤＢＹｕＨＹｅｔａｌ．ＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＦｅ-ｂａｓｅｄ ａｌｌｏｙｃｏａｔｉｎｇｐｒｏｄｕｃｅｄｂｙｐｌａｓｍａｃｌａｄｄｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ．ＭａｔｅｒＳｃｉＥｎｇ Ａ2007457（1／2）：319 ［5］ ＺｈａｎｇＬＭＳｕｎＤＢＹｕＨＹ．Ｅｆｆｅｃｔｏｆｎｉｏｂｉｕｍｏｎｔｈｅｍｉｃｒｏ- ｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｗｅａｒｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆｉｒｏｎ-ｂａｓｅｄａｌｌｏｙｃｏａｔｉｎｇｐｒｏｄｕｃｅｄ ｂｙｐｌａｓｍａｃｌａｄｄｉｎｇ．ＭａｔｅｒＳｃｉＥｎｇＡ2008490：57 ［6］ ＺｈａｎｇＬＭＳｕｎＤＢＹｕＨＹ．Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｐｌａｓｍａｃｌａｄｄｉｎｇ Ｆｅ-ｂａｓｅｄａｌｌｏｙｃｏａｔｉｎｇｗｉｔｈｒａｒｅｅａｒｔｈｍｅｔａｌｅｌｅｍｅｎｔｓ．ＭａｔｅｒＳｃｉ ＥｎｇＡ2007452／453（15）：619 ［7］ ＺｈａｎｇＬＭＬｉｕＢＷＹｕＨＹ．Ｒａｐｉｄｌｙｓｏｌｉｄｉｆｉｅｄｎｏｎ-ｅｑｕｉｌｉｂｒｉ- ｕｍｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｐｈａｓｅｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｐｌａｓｍａｃｌａｄｄｉｎｇＦｅ- ｂａｓｅｄａｌｌｏｙｃｏａｔｉｎｇ．ＳｕｒｆＣｏａｔＴｅｃｈｎｏｌ2007201（12）：5931 ［8］ ＬｉｕＢＷＺｈａｎｇＬＭＬｉＨＱｅｔａｌ．Ｓｔｕｄｙｏｎｃｒａｃｋｉｎｇｂｅｈａｖｉｏｒ ｏｆＦｅ-ｂａｓｅｄｃｏａｔｉｎｇｂｙｐｌａｓｍａｃｌａｄｄｉｎｇ．ＭａｔｅｒＳｃｉＴｅｃｈｎｏｌ2007 15（4）：545 （刘邦武张丽民李惠琪等．等离子熔覆铁基涂层开裂行 为研究．材料科学与工艺200715（4）：545） ［9］ ＬｉＭ．Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｆｕｎｄａｍｅｎｔｏｆｔｈｅｒｍａｌｆａｔｉｇｕｅｃｒａｃｋｓｏｎｈｏｔｗｏｒｋ ｄｉｅｓｔｅｅｌ．ＭａｔｅｒＭｅｃｈＥｎｇ199317（6）：29 （李明．热作模具钢热疲劳裂纹的力学基础．机械工程材料 199317（6）：29） ［10］ ＦｕＢＹＨｅＤＹＺｈａｏＬＤ．Ａｂｒａｓｉｖｅｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆａｒｃｓｐｒａｙｅｄ ｃｏａｔｉｎｇｓｃｏｎｔａｉｎｉｎｇＦｅ-ｂａｓｅｄａｍｏｒｐｈｏｕｓｐｈａｓｅ．Ｔｒｉｂｏｌｏｇｙ2008 28（5）：428 （傅斌友贺定勇赵力东．涂铁基非晶涂层的磨粒磨损性 能研究．摩擦学学报200828（5）：428） ·781·