常用的金属耐磨材料如高铬铸铁、耐磨钢等都具有良好的耐磨性和较高的硬度。在一些磨损工况下,耐磨材料会受到一定程度的反复冲击,要求耐磨材料具有较高的冲击韧性,常用的金属耐磨材料的冲击韧性则普遍较低。本研究采用表面液相烧结技术制备出一种同时具有较高冲击韧性和良好耐磨性能的双金属复合耐磨板,并分别对烧结态样品以及经过热处理后样品的组织和性能进行了系统的研究。主要得出以下结论:本研究利用气氛炉在氩气保护条件下,在1250℃进行表面液相烧结,制备出了复合耐磨层/低碳钢双金属复合耐磨板样品。通过对不同保温时间样品的宏观组织观察发现,当保温时间超过20min时,获得的样品组织致密,未出现宏观缺陷。在金相显微镜下,两种材料界面处无裂纹、空隙、夹杂等微观缺陷,实现了理想的冶金结合。复合耐磨层内组织主要由M7C3和M6C两种类型的碳化物,以及奥氏体和珠光体组成;低碳钢中的晶粒明显长大,尺寸约为90 μm。在界面处低碳钢一侧出现了一条厚度为50 μm的白色铁素体带,复合耐磨层一侧同时出现了一条厚度为30 μm的珠光体区。由扫描电镜能谱分析可知,原子半径较小的碳元素从低碳钢中扩散到了复合耐磨层中,属于明显的上坡扩散现象。双金属复合耐磨板样品的冲击韧性为17.5 J/cm2,与其他高铬铸铁耐磨材料相比,有了明显的提升。双金属复合耐磨板界面结合处的剪切强度达到632 MPa。样品显微硬度分布从低碳钢层向复合耐磨层呈现增长的趋势。复合耐磨层内的宏观硬度均匀,平均值为 45.3 HRC。样品经过淬火后,复合耐磨层内发生了马氏体转变,组织由M7C3和M6C两种碳化物、马氏体和残余奥氏体以及从基体析出的二次碳化物组成。且随着淬火温度的升高,马氏体量逐渐增多,残余奥氏体量减少,M7C3型碳化物数量有所增加,样品的硬度也明显升高,在1040℃时达到最大值65 HRC。对硬度最优的1040℃淬火样品进行回火处理后,马氏体发生了分解,复合耐磨层内组织主要由M7C3、M6C两种碳化物和回火索氏体组成。随着回火温度的升高,M23C6型碳化物析出数量明显增加,且在550℃以上时,出现聚集长大的趋势。在500℃回火时硬度达到峰值为57 HRC,随着回火温度的升高,硬度呈下降趋势。对1040℃淬火以及不同温度回火的样品进行冲击韧性测试,结果显示,回火样品的冲击韧性明显优于淬火样品,在550℃回火时冲击韧性最高为35.8 J/cm2,且随着回火温度的升高,冲击韧性先升高后下降。在磨粒磨损测试中,淬火+回火处理后样品的耐磨性明显优于商用高铬铸铁Cr16磨球。综合考虑硬度、冲击韧性和耐磨性等性能,确定双金属复合耐磨板的最佳热处理工艺为1040℃风冷淬火,550℃回火。