热轧高铬铸铁/碳钢复合层中的微观结构演变及磨损机理分析

《Materials Today Advances》：Microstructural evolution and wear mechanism analysis in hot-rolled high-chromium cast iron/carbon steel laminates

研究热轧变形对高铬铸铁/低碳钢复合材料的微观结构演变和磨损机制的影响。发现1200℃热轧30-60%变形使晶粒细化、碳化物分散增强，马氏体基体转变为奥氏体，纳米压痕显示硬度增加40-65%同时基体变软，磨损机制由氧化-磨粒磨损转为氧化-疲劳磨损，归因于碳化物强化、基体塑性和稳定三向膜形成。

　　

李彦伟|韩培生|陈晨|惠志

中国晋中市晋中大学机械工程学院

摘要

本研究探讨了热轧变形对层压高铬铸铁（HCCI）/低碳钢复合材料微观结构演变及磨损机制的影响。在1200°C下进行真空辅助热轧，经过30–60%的变形后，基体中的初级碳化物得到了显著细化与分散，界面结合力得到增强，马氏体基体发生了向奥氏体的转变。扫描电子显微镜（SEM）和电子背散射衍射（EBSD）分析显示碳化物尺寸减小，小角度晶界比例增加。纳米压痕试验表明M?C?碳化物硬度提高，基体同时软化；材料的硬度和冲击韧性提升了40–65%。摩擦学测试结果显示磨损轨迹深度减少了48%，磨损机制从氧化-磨料磨损模式转变为氧化-疲劳模式。这种优异的性能归因于碳化物强化效应、基体塑性的协同作用以及稳定的摩擦膜形成。这些发现表明，热机械加工是一种提高基于HCCI的层压材料耐磨性和韧性的有效途径。

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