为了寻求工艺简单、成本低廉的钢铁基复合材料的制备工艺,改善钢铁件在恶劣磨损工况条件下的耐磨损性能,本课题进行了在高锰钢基体表面铸渗SiC陶瓷颗粒的研究。通过改变工艺条件,对铸渗层组织和SiC颗粒的分解过程进行了探索分析,讨论了工艺条件对铸渗复合过程及组织的影响。首先,SiC颗粒与Fe原子在高锰钢的浇铸条件下发生反应,造成了SiC颗粒的分解。SiC颗粒中的Si原子受到Fe原子的作用,扩散到钢基体中并形成固溶体,分解出的C原子也会向钢中扩散。在高锰钢的浇铸温度下,高活性的C原子逐渐扩散到周围的基体中,使得凝固组织中碳化物或石墨相增多。第二,浇铸温度低,且冷速快,组织中SiC颗粒保存较完整,颗粒周围基体中出现碳化物,基体距颗粒越远,碳化物越少。浇铸温度高,且冷却速度慢,得到的组织特征为:颗粒完全分解,钢基体增碳明显,在集中区域内,出现碳化物以及片状石墨,组织中增碳现象有明显的过渡。这说明,碳化硅的分解对温度十分敏感,通过控制浇铸温度并加快冷却速度,可以明显抑制SiC颗粒的分解现象。第三,从热力学上看,复合过程中SiC分解过程需要外部提供足够大的反应驱动力,而Si原子与Fe原子结合形成FeSi的反应将提供足以克服反应阻力的驱动力。温度越高Si原子与Fe原子结合形成FeSi的反应吉布斯自由能负值越小,反应进行的热力学推动力越大。第四,从动力学上看,浇铸温度越高,一方面有利于钢液与SiC颗粒更好地复合;另一方面浇铸温度越高,有利于原子的扩散,使得Si原子与Fe原子的结合更加快速,并有利于富集在SiC颗粒周围的C向钢基体中扩散,使钢液进一步接触内层的SiC,造成SiC的进一步分解。最后,通过对比不同基体中铸渗复合组织我们发现,在高锰钢基体中铸渗复合SiC颗粒,能获得与其它钢基体相比较好的复合组织。高锰钢中高的含锰量和较高的含碳量对颗粒的分解能有效的抑制。并且,高锰钢基体的塑韧性能较好,更有利于对SiC陶瓷颗粒的包裹、支撑,使综合起来的复合材料具有较好的耐磨性能。