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双金属复合耐磨件通过将高硬度耐磨材料与高韧性支撑材料冶金结合，实现了抗磨损与抗冲击的性能平衡。其服役可靠性核心在于两种金属界面间的结合强度。结合强度不足将导致界面开裂、耐磨层剥落等早期失效。本文将系统分析影响结合强度的关键因素，涵盖材料、工艺及质量控制层面。
双金属复合主要通过铸造复合法实现，其结合强度源于：
冶金结合：在高温浇注过程中，两种金属在界面发生互扩散，形成一层成分与组织连续过渡的扩散层。这是实现高结合强度的理想状态。
机械咬合：通过预置的燕尾槽、孔洞等结构设计，增加结合面积和机械互锁效应。
物理结合：液态金属与固态金属表面之间的润湿与附着。
其中，冶金结合是获得高强度、高可靠性结合的核心。
1. 材料匹配性
热物理性能匹配：两种材料的线膨胀系数应尽可能接近。差异过大会在冷却过程及后续热处理中产生巨大的热应力，导致界面产生裂纹甚至剥离。
合金元素亲和性：两种材料的合金元素应具备良好的互溶性，以促进界面元素的相互扩散，形成稳固的过渡层。例如，碳、铬等元素的扩散能力对形成梯度过渡组织有重要影响。
2. 界面预处理质量
洁净度：预置耐磨块（如高铬铸铁块）的表面必须彻底清除氧化皮、油污、水分及其他污染物。任何污染物都会在界面形成夹杂，成为结合的薄弱点。通常采用喷砂、酸洗或机械加工确保表面活性。
预热温度：对预置块进行充分预热（通常至400-600°C）至关重要。这能防止液态金属接触时因温差过大导致的“淬冷”效应，避免在界面形成微裂纹或白口层，同时促进液态金属的流动与润湿。
3. 铸造工艺参数控制
浇注温度：液态金属（通常是高锰钢或低碳钢钢水）需具备足够的过热度。温度过低，流动性差，无法充分润湿预置块表面；温度过高，可能加剧对预置块的熔蚀，改变其性能，甚至导致过度稀释。
浇注速度与方式：需保证钢水平稳、连续地充型，避免紊流冲刷预置块，导致其移位或表面清洁层被破坏。合理的浇注系统设计对实现顺序凝固、减少界面缩松有重要影响。
4. 凝固过程与后续热处理
凝固顺序与补缩：铸型与冒口设计应确保复合件从耐磨层向韧性基体方向顺序凝固，使界面区域能得到充分补缩，避免在此处产生缩孔、缩松缺陷。
热处理工艺：热处理（如高锰钢的水韧处理）需考虑两种材料的不同相变特性。升降温速度控制不当，会因热应力叠加而诱发界面裂纹。规范的热处理有助于释放部分铸造应力，稳定界面组织。
为确保可靠性，需采用多种方式对结合强度进行间接或直接评估：
无损检测：
超声波探伤（UT）：是检测界面未融合、大面积缩松等缺陷的常用有效方法。
着色渗透检测（PT）：用于检测界面延伸至表面的裂纹。
有损检测与宏观/微观分析：
宏观断口分析：通过劈裂或冲击试验，观察界面断口形貌。冶金结合良好的断口呈纤维状，能看到两种金属的撕裂痕迹；结合不良处则呈现平滑的分离面。
金相检验：制备界面区域的纵剖金相试样，在显微镜下观察。理想的界面应呈现致密、连续、无夹杂、无裂纹的组织形态，并能观察到一定宽度的元素扩散过渡区。这是评判结合质量最直接的技术依据。
实际工况验证：在特定部位试用，通过观察是否出现耐磨层剥落来反推结合质量。
双金属复合耐磨件的结合强度是一个受多因素耦合影响的系统性质量指标。其控制贯穿于材料设计、预处理、熔炼铸造、热处理及质量检验的全过程。
