Fe-Cr-C-Ti堆焊合金组织及耐磨性能

采用药芯焊丝气体保护堆焊方法,在Q235钢表面制备不同Ti含量的Fe-Cr-C-Ti系堆焊层金属,利用扫描电镜(SEM)及XRD对堆焊层的组织进行了观察分析.在MLS-225型湿式橡胶轮磨粒磨损试验机上进行磨粒磨损试验,通过对磨损试样表面扫描电子显微镜观察分析并结合能谱成分分析探讨了磨损机理.结果表明,在Fe-Cr-C-Ti耐磨堆焊合金中,随着wTi的增加,合金组织中TiC硬质相增多;当w(Ti)=7.5%时,部分TiC聚集呈雪花状形貌;w(Ti)=5.5%时,合金表现出优良的抗磨损性能.     

原位自生TiC颗粒对铁基耐磨堆焊金属的影响

为了研究原位自生TiC颗粒对堆焊层组织与性能的影响,采用药芯焊丝明弧堆焊方法在Q235钢表面制备了Fe-Cr-Ti-C堆焊合金.利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、洛氏硬度计和湿砂磨损试验机对堆焊合金进行了分析.结果表明,加入的Ti元素可在堆焊层中原位生成TiC硬质相颗粒,并促进M7C3硬质相的生成,从而起到细化晶粒的作用.当生成的TiC和M7C3硬质相数量较多且弥散分布于金属基体中时,这些硬质相可起到相应的抗磨骨架作用,从而提高了堆焊金属的耐磨性.当药芯焊丝中Ti元素的质量分数为7%时,堆焊层性能最佳,其硬度值为61.6HRC,磨损量为0.3904g.     

B、Ti联合作用下堆焊层显微组织和生长机制

为了探究B、Ti联合作用下堆焊层的显微组织和生长机制,采用自行研制的铁基耐磨药芯焊丝,利用自保护明弧堆焊法制备了Fe-Cr-C-B-Ti堆焊合金.利用光学显微镜、扫描电子显微镜和X射线衍射仪对堆焊层的显微组织和生长机制进行了分析.结果表明,堆焊层中原位合成了Ti C和M_(23)(C,B)_6相.随着Ti元素含量的增加,显微组织中TiC相的数量逐渐增加并主要沿晶界分布.B元素含量的提高导致显微组织中Ti C相的数量变得不稳定.作为形核衬底的Ti C相可为M_(23)(C,B)_6相的附生生长提供条件.通过原位合成Ti C和M_(23)(C,B)_6硬质相可以提高堆焊层的综合性能.     

Ti、Cr、V铁基粉末氩弧堆焊组织与性能分析

分析了Ti、V、Cr等强碳化物形成元素配制的不同铁基合金粉末,以水玻璃为粘结剂预涂于Q235B钢表面,用氩气保护电弧作为热源进行堆焊,从而获得原位合成Ti、V、Cr等碳化合物颗粒增强相的熔敷层。实验结果表明,氩弧堆焊铁基粉末可获得原位自生化合物强化相。强化相组织形态分别为多边形、凸圆形和雪花瓣形,其中组织特征为多边形的是TiC化合物,数量较多。雪花瓣形化合物是以Ti碳化物为核心周边析出Cr碳化合物,且碳化物颗粒硬度高、分布均匀,有利于提高熔敷层金属的硬度和耐磨性。     

Cr3C2对等离子钴基堆焊层组织及性能的影响

采用等离子堆焊技术在低碳钢表面制备钴基合金堆焊层(Co40)及添加质量分数20%和40%Cr3C2的钴基合金复合堆焊层(Co40+20%Cr3C2,Co40+40%Cr3C2)。利用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪以及磨损实验机等研究不同添加量的Cr3C2对钴基合金堆焊层组织和耐磨性能的影响。结果表明:Co40堆焊层由γ-Co和Cr23C6组成;添加Cr3C2粉末后,堆焊层出现未熔的Cr3C2和Cr7C3及Cr23C6相,且明显改变了其组织特征,Co40+20%Cr3C2堆焊层仍以亚共晶方式结晶,但其组织得到明显的细化和均匀化,而Co40+40%Cr3C2堆焊层转变为过共晶方式结晶,其组织由大量初生碳化物和枝晶组织组成;Co40+Cr3C2复合堆焊层的硬度和耐磨性较Co40堆焊层均得到显著提高,且随着Cr3C2添加量的增加而相应提高。     

45钢堆焊金属组织及显微硬度研究

分别采用D237和D207两种堆焊焊条,以焊条电弧焊工艺在基体材料45钢上进行堆焊,对在相同焊接条件下获得的堆焊金属的显微组织和显微硬度进行了分析,并讨论了合金元素对堆焊层显微组织及显微硬度的影响.结果表明:堆焊层金属的显微组织及显微硬度与焊接线能量有关,与焊条的合金成分及含量有关,与其硬质相的类型、性能及分布等有关;合金元素钼、钒对堆焊金属品粒的细化作用效果明显.     

药芯焊丝明弧堆焊Fe-Cr-C-B合金组织及耐磨性

为了提高堆焊合金的耐磨性,利用明弧堆焊方法将自保护耐磨堆焊药芯焊丝熔覆在Q235基体金属表面,制备得到Fe-Cr-C-B耐磨堆焊合金.采用金相显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、硬度计和磨料磨损试验机对堆焊层的组织、硬度和耐磨性进行了分析.结果表明,堆焊层主要由马氏体、少量残余奥氏体、M_3(C,B)、M_(23)(C,B)6和M_7(C,B)3相组成.随着B质量分数的增大,基体组织转变为马氏体,共晶硬质相增多,并呈连续网状分布在基体组织周围.当B的质量分数为3%时,堆焊层的耐磨性达到最佳,其硬度为61. 5 HRC,磨损量为0. 362 9 g.     

堆焊电流对Fe-Cr-Ti-C堆焊层组织性能的影响

为了分析堆焊电流对堆焊层组织和性能的影响规律,研究在不同堆焊电流下堆焊层的组织构成和耐磨性能,探讨不同堆焊电流对原位合成M₇C₃、TiC陶瓷硬质相的影响规律,采用x-射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱分析仪(EDS)对堆焊层显微组织进行分析,采用维氏硬度计、洛氏硬度计和湿砂磨损试验机对堆焊层的力学性能进行检测.结果表明,在堆焊速度为20 mm/min、堆焊电流为150 A时由马氏体、奥氏体、TiC、M₇C₃和CrFe₇C_0.45构成的堆焊层组织,其抗磨损性能最佳,堆焊层表面的硬度为HRC 65.4,磨损量为1.13 g; 堆焊电流在160 A时,没有形成初生M₇C₃陶瓷硬质相,堆焊层耐磨性能下降.     

等离子熔覆铁基堆焊合金显微组织与耐磨性

为了提高在严峻工况条件下工作的机械零件的耐磨性,采用等离子熔覆技术,在20g钢表面制备了一系列Fe-15Cr-x-V-0.8C堆焊合金.借助光学显微镜、扫描电镜和x-射线衍射等分析手段研究了合金组织和碳化物形貌.结果表明：堆焊合金显微组织由马氏体、铁素体、少量奥氏体、M₇C₃和VC组成.合金中加入一定数量的V,可诱发基体的马氏体转变,改善合金的耐磨性.随着V的质量分数的增加,VC的数量增加,堆焊合金晶粒显著细化.此外,考察了V的质量分数对堆焊合金硬度及耐磨性的影响.耐磨粒磨损实验结果表明：堆焊合金耐磨性优良,当合金中存在较多数量的硬质相且硬质相分布均匀、晶粒大小适中时,能有效阻止磨粒的显微切削运动,显著提高材料的耐磨性.     

Cr3C2颗粒增强型堆焊合金组织与性能分析

对加入Cr3C2的药芯焊丝制备的Cr3C2增强型堆焊合金组织和性能进行了分析。添加Cr3C2的自保护药芯焊丝堆焊工艺性能良好,堆焊表面少飞溅,无裂纹气孔。通过对比实验研究发现,加入Cr3C2的药芯焊丝制备的Cr3C2增强型堆焊合金组织细小,高温冲击韧性明显优于WC颗粒增强型药芯焊丝,合金组织中既有颗粒增强型药芯焊丝堆焊产生的颗粒增强相,又有高铬铸铁型药芯焊丝堆焊产生的高硬度初生碳化物,双重强化机制使堆焊层显微硬度达到含Nb高铬铸铁堆焊层的水平,平均硬度60 HRC以上。     

N和Nb对Fe-Cr-C堆焊层组织和性能的影响

为了获得具有良好组织和性能的堆焊层,以传统Fe-Cr-C合金体系为基础,通过调节药芯焊丝配方中铌铁和氮化铁的含量配比,研究了堆焊层中Nb和N元素对堆焊层组织和力学性能的影响.利用扫描电子显微镜和光学显微镜对堆焊层的显微组织进行分析,并采用能谱仪对分析位置的元素种类和元素含量进行标注测量.采用X射线衍射仪对堆焊层的相组成进行测量,同时对堆焊层的硬度及耐磨损性能进行了研究.结果表明:当N元素的质量分数为3%,Nb元素的质量分数为10%时,堆焊层组织由马氏体、残余奥氏体、M_7C_3、NbN等相组成,此时堆焊层硬度达到最高值58.6 HRC,磨损失重达到最低值0.173 g.     

球墨铸铁表面激光堆焊层组织和性能的研究

借助光学显微镜、扫瞄电子显微镜,能谱仪对堆焊层显微组织及热影响区组织进行观察、分析,得知堆焊层显微组织特征是树枝状的V8C7分布在FeNi基体上,热影响区组织为细的莱氏体,堆焊层与基体结合良好.通过显微硬度计测试了堆一层的显微硬度为900～1 200,堆两层的HV为700～900,堆焊层数增加,裂纹倾向减少.     

磁控状态下Fe90堆焊层显微组织对力学性能的影响

为了研究直流横向磁场对Fe90堆焊层组织和性能的影响,在Fe90自熔堆焊合金的等离子弧堆焊过程中引入直流横向磁场,采用洛氏硬度仪、磨损试验机对不同规范下试样的硬度、耐磨损性进行测试,采用OM及SEM对堆焊层进行显微组织分析,进而揭示外加磁场对堆焊层性能的作用机理.结果表明,施加磁场的堆焊层要比无磁场作用的堆焊层硬度高、耐磨性好;当堆焊电流为I=180 A,磁场电流为I_m=3 A时,堆焊层性能取得最佳值,其磨损量为0.4218 g,表面硬度HRC为72.1.外加磁场提高堆焊层性能的主要原因是电弧和熔池在磁场作用下运动状态发生改变,改善了堆焊层组织,使堆焊层的组织由柱状晶转化为等轴晶并细化晶粒,进而提高堆焊层的综合力学性能.     

H3Cr5WMoV埋弧堆焊合金层的组织与性能

利用自动埋孤焊在Q235钢基材表面得到H3Cr5WMoV合金堆焊层，并对合金堆焊层进行了回火处理。比较研究了堆焊层在焊态和回火态的组织、硬度、耐磨性及抗热疲劳性能。结果表明，堆焊层组织为板条马氏体加残余奥氏体。回火态堆焊层的硬度和耐磨性同于焊态堆焊层，回火态堆焊层的抗热疲劳性能也好于焊态堆焊层。     

磁场控制对堆焊金属组织及性能的影响

为了提高焊缝的力学性能,在低碳钢表面堆焊Fe5合金粉末时,外加纵向间歇交变磁场,研究分析了纵向间歇交变磁场对等离子弧堆焊层金属组织及性能的影响,利用光学金相、x 射线衍射、显微硬度和湿砂橡胶轮磨损试验等检测方法,对不同磁场参数下的等离子弧堆焊试样的硬度、耐磨性及其组织和性能进行了测试分析.分析研究发现,在适当的磁场参数作用下,增加堆焊层金属中硬质相的数量,并控制硬质相的生长方向,可提高等离子弧堆焊层的硬度和耐磨性.结果表明,外加磁场可以改善堆焊层金属的结晶形态,细化晶粒.     

大面积耐磨合金堆焊层表面成形改善及其性能的研究

在大面积耐磨复层板的堆焊工艺中针对以普通铬铁为外填充合金粉末,在A3板上堆焊耐磨层时,其表面成形较差的问题,设计了向合金粉末中分别加入硅、硼及联合加入硅、硼时的堆焊实验。经观察堆焊层表面成形情况、硬度测试及显微分析,结果表明:加入适量的硅、硼能有效地改善堆焊层的表面成形,提高堆焊层的硬度;加入硼铁后,基体组织中在空冷条件下就有马氏体析出,因而提高了堆焊层的淬透性。     

马氏体不锈钢等离子堆焊铁基合金组织及磨损性能

为了研究马氏体不锈钢的表面性能,采用等离子堆焊技术在Z5CND16-04不锈钢表面制备铁基合金堆焊层.采用扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射仪、显微硬度计及销盘磨损实验机等检测设备,对堆焊层的组织结构、成分、硬度和磨损性能进行了研究.结果表明,铁基合金堆焊层主要由α-Fe、(Fe,Cr,Mo)7C3和(Fe,Cr,Mo)23C6相组成,添加稀土元素后相组成无明显变化.铁基合金堆焊层的硬度和耐磨性均明显高于马氏体不锈钢基材.添加适量的CeO2后,明显细化了堆焊层的显微组织.     

Fe-Cr-C-B系药芯焊丝的显微组织与耐磨性

为了研究药芯焊丝中Cr和B含量对堆焊层组织与性能的影响规律,采用自保护明弧堆焊法制备了Fe-Cr-C-B系耐磨药芯焊丝.利用光学显微镜、扫描电子显微镜和X射线衍射仪,对堆焊层的显微组织和耐磨性进行了分析.结果表明,适量的Cr、B可使堆焊层的性能更为优异.随着B元素的加入,堆焊层的显微组织由M_(23)C_6相向M_(23)(C,B)_6相转变,弥散分布的硼化物可呈层片状、菊花状等.硼化物显著改善了Fe-Cr-C-B系堆焊合金的耐磨性,且其耐磨性与硼化物的数量、致密度和尺寸有关,并最终确定了Cr和B元素的最佳质量分数.     

激光堆焊Co基合金与VC混合粉末组织和性能

为了降低激光堆焊层的裂纹敏感性,提高其耐磨性,堆焊过程采用CO₂激光器,将Co基合金与VC的混合粉末堆焊到SM400B低碳钢和SUS304不锈钢母材上,使用OM、XRD、EDS、显微硬度计和摩擦磨损试验机对堆焊层的显微组织、硬度和耐磨性进行了研究.结果表明,Co基合金与VC混合粉末堆焊层的显微组织可分为2种类型：亚共晶组织和过共晶组织;堆焊层的耐磨性能和维氏硬度随着VC质量分数的增加而增加;相同堆焊条件下,SUS304母材的裂纹敏感性比SM400B母材的裂纹敏感性低.     

基于等离子堆焊技术的矿用截齿的耐磨性能研究

针对目前矿用截齿的齿头磨损在煤矿恶劣的实际工作环境中所造成的采煤效率低和开发成本高的现状,利用等离子堆焊的工艺方法,在截齿表面制备了一种可以提高其耐磨性能的等离子堆焊涂层.该方法以转移型等离子弧作为热源,利用压缩等离子弧瞬间产生的高温使具有耐磨损性能的金属混合粉末熔化,与基体形成冶金结合,可以获得耐磨性更强的涂层,进而提高零部件的耐磨性能及使用寿命.通过对4种不同配比合金粉末的堆焊层的耐磨性能研究,结果表明随着合金粉末中TiC含量的增加,该矿用截齿涂层的耐磨性能得到了明显的提高.