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WC颗粒增强金属基复合材料因硬度高、耐磨性好而广泛应用于工程机械、矿山冶金与水利水电等行业,但WC价格高,实际应用生产成本高,难以进一步扩大其应用。针对WC价格高的问题,本实验以低成本的钨铁为钨源,采用真空烧结反应合成WC/Fe耐磨材料,并借助XRD、SEM、EDS、宏观硬度与磨粒磨损等测试技术,研究烧结温度、保温时间、C/W、Cr含量以及TiC/TaC含量变化等对材料组织与性能的影响。结果表明:1)选用合金体系Fe-62.5W-4.7C,在1250~1450℃下进行烧结,均可原位合成WC,同时生成少量Fe3W3C,Fe3W3C随温度升高而长大,而WC则颗粒细小,且弥散分布于基体;随烧结温度升高,材料密度和硬度均先显著增大后趋于平稳,在烧结温度为1350~1400℃时,材料密度、硬度和耐磨性达最佳匹配,最大硬度为56HRC,相对耐磨性为Q235的27倍。为降低Fe3W3C含量,选用合金体系Fe-62.5W-5C,并将其在1400℃下进行不同保温时间的烧结,反应生成单一硬质WC,表明该合金体系的C含量位于正常两相组织所对应的碳含量区间;反应生成的WC基本为三棱柱形,且晶粒尺寸多集中在1.3~2.5um内;在0.5~8h内延长保温时间对材料的收缩、密度、硬度、耐磨性以及WC的晶粒尺寸影响不大,材料的密度与硬度分别围绕在11.30g/cm3与54HRC左右,其相对耐磨性为Q235的40~43倍。2)就不同C含量的Fe-62.5W-χC体系而言,当碳钨原子比较低,即C/W在0.9~1.1之间变化时,材料为WC+γ+η三相组织,η相随C/W的增大而减少;当碳钨原子比较高,即C/W在1.3~1.7之间变化时,对应的材料为WC+γ+C三相组织,C相随C/W的增大而增多。因此有望通过在1.1~1.3之间调整C/W来获取理想的WC+γ两相组织。3)Cr添加一方面促进原位合成WC的细化,且细化作用随Cr含量的增加而增强;另一方面促进M6C的生长,且当Cr含量达4.5%时,M6C以大块状和条杆状两种形态存在。Cr添加引起的细晶强化作用与固溶强化作用有利于进一步提高材料的硬度与耐磨性。Cr添加还通过降低合金的致钝电位提高材料的耐酸腐蚀性能。而复合添加TiC/TaC,耐磨材料的硬质相为:原位合成的WC、M6C、外加引入的TiC、TaC以及各相之间复合而成的复式碳化物。在外加TiC/TaC总量为4%的前提下,增加TiC含量而减少TaC含量,板条晶WC与环状组织出现且数量逐渐增多。