摘 要

采用离心铸造制备外层为304不锈钢,内层为高铬铸铁的双金属复合管。对该复合管材料进行热处理，设置不同的热处理温度，研究在不同的热处理温度下材料的微观组织和性能。研究结果表明在1050℃淬火加240℃回火时，304不锈钢高铬铸铁复合材料获得较好的综合力学性能，硬度、耐磨性都得到很好的提升。

关键词：304不锈钢 高铬铸铁 热处理 微观组织 硬度 耐磨性

Effect of heat treatment on Microstructure and properties of composite pipe material in centrifugal casting

Abstract

The outer layer is made of 304 stainless steel by centrifugal casting, and the inner layer is a double metal composite pipe with high chromium cast iron. Heat treatment of the composite pipe material, set different heat treatment temperature, study the microstructure and properties of the materials in different heat treatment temperature. The research results show that the 304 stainless steel high chromium cast iron composite has better comprehensive mechanical properties, hardness and wear resistance are improved in the 1050 degree quenching and tempering at 240.

Keyword：304 stainless steel High chromium cast iron Heat treatment Microstructure Hardness Abrasion resistance

目 录

摘要.......................................................................02

第一章 绪论................................................................04

1.1 选题时代背景....................................................04

1.2 研究现状........................................................05

1.3 选题的目的和意义................................................08

第二章 实验材料及方法......................................................09

2.1 实验方案........................................................09

2.2 实验材料........................................................09

2.3 实验过程........................................................09

第三章 分析与讨论..........................................................11

3.1 复合管材料铸态组织..............................................11

3.2 热处理对材料微观组织的影响......................................11

3.3 热处理对材料硬度及耐磨性的影响..................................18

第四章 结论................................................................23

致谢.......................................................................24

参考文献...................................................................25

第一章．绪论

1.1 选题时代背景

随着人类社会的进步，对管材料的要求越来越高，不仅要求耐磨耐蚀，还要有良好的韧性，显然单一材料并不能满足这一需求，所以对复合管材料的研究显得日益迫切。

用金属作为基体来制备管复合材料的方法大致可分为三种，第一种为为扩散法：包括粉末冶金法和扩散粘接法，第二种为沉积法：包括沉积、等离子喷涂和真空沉积等，第三种为铸造法^[1]。用铸造法来制备金属基管复合材料，制造成本低，操作简单，适用范围广，可以将各种材料复合。因此，得到广泛应用。

离心铸造是制备金属基复合管材料的一种常用方法。它可以分为离心偏聚法和离心渗铸法。离心偏聚法的原理是，将增强相和基体金属溶液加入铸型中，打开离心铸造机，铸型高速旋转，因为两种金属物理特性不同，在离心力的作用下，就会使增强相出现在内表面或者外表面，获得偏聚离心铸件。离心渗铸法的原理是，先将基体材料成型在铸型中，然后加入增强相金属液，在离心力的作用下，增强相金属离子会渗入基体中，形成离心渗铸铸件。但是，在另一方面，用离心偏聚法制作管复合材料，由于两种金属溶液可能特性相似，会形成融合，而且工艺复杂，所以科学家们在寻找更为有效的复合方法。近年来，离心铸造自生复合材料开始发展，所谓自生，是以自身凝固过程中析出的初生相为增强相，在离心力的作用下，使初生相浮于表面或者呈梯度分布于内部，形成自生表面复合材料或自生梯度复合材料。

铸造双金属复合材料的浇注工艺有铸型转速、浇注温度及速度、浇注间隔时间、界面保护剂的选择等，每个因素的影响都至关重要。铸型转速：铸型转速应适宜，太小就没有足够的离心力，金属液就不会紧贴铸型，不能形成完好的铸件；太大则会离心力过大，也会是金属液的覆盖不均匀，冷却后容易形成裂纹。浇注温度：太高，则会使冷却时间变长，容易形成气孔；太低，则金属液不能完全融合，铸造不能正常进行。浇注间隔：间隔太短，两种金属液混合，不能形成良好的过渡层；间隔太长，第一种金属液可能凝固，更容易形成气孔。选择合适的界面保护剂会促进形成更好的过渡层 ^[2]。

对于已经铸造完成的金属复合材料，还要对其进行热处理，以获得想要的组织性能。