9%Cr钢表面激光熔覆制备低Cr合金改性层组织及Cr含量分析

目的通过对比分析1CrMo合金激光熔覆和埋弧堆焊层中Cr元素含量分布,研究激光熔覆替代堆焊技术用于9%Cr钢汽轮机转子轴颈表面改性的可行性。方法采用与1CrMo合金焊丝成分相同的合金粉末作为激光熔覆材料,利用半导体激光熔覆系统在9%Cr钢表面制备低Cr合金熔覆层。用直读光谱仪、金相显微镜、扫描电镜和显微硬度计等仪器,分析熔覆层中Cr含量分布、熔覆层组织结构和性能,并与堆焊层进行了对比。结果利用激光熔覆技术成功在9%Cr钢表面制备了不同厚度、无缺陷的1CrMo合金熔覆层,熔覆层组织主要由铁素体和颗粒状碳化物相构成。多层熔覆层硬度在220～250HV0.3之间,与基体硬度接近。激光熔覆可有效减少基体对熔覆层的稀释,熔覆层中Cr含量降低明显,在熔覆层约2 mm厚处的Cr含量已低于2%的工作面Cr含量要求,而堆焊需8 mm左右才能达到相同的降Cr效果,激光熔覆所需熔覆层数明显少于埋弧堆焊法的堆焊层数。结论与堆焊相比,激光熔覆用于9%Cr钢汽轮机转子轴颈表面改性需熔覆层数少,表面降Cr效率更高。     

埋弧药芯焊丝Nb、V合金元素含量对堆焊熔敷金属耐腐蚀性能的影响

1Cr13马氏体不锈钢常用于制造冶金轧辊、汽轮机叶片、泵轴等零件,这些零件因腐蚀产生的表面微缺陷常导致零件断裂失效,向堆焊熔敷金属中过渡适量特定合金元素,可有效改善其耐腐蚀性能。文中在1Cr13药芯焊丝配方的基础上,通过添加不同含量的铌铁和钒铁(3.2 wt.%、6 wt.%、10 wt.%)制备了三种埋弧药芯焊丝进行堆焊试验,分析堆焊熔敷金属的显微组织,并研究Nb、V含量对堆焊熔敷金属耐腐蚀性能的影响。结果表明,随着药芯焊丝中铌铁和钒铁含量的增加,堆焊熔敷金属中析出相的数量逐渐增多,这些析出相为含Nb、V的碳氮化物,能有效抑制富Cr析出相的形成,提高基体中的有效Cr含量;大量均匀分布的析出相有利于腐蚀从多位置发生,促进了堆焊熔敷金属的均匀腐蚀,改善了堆焊熔敷金属的耐腐蚀性能。但含Nb和V的析出相过度析出会使基体中大量C、N原子脱溶,导致堆焊熔敷金属硬度下降。     

Nb对690镍基合金焊条熔敷金属组织与性能的影响

采用光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）观察以及相图计算、拉伸试验、硬度试验,分析了Nb对三组690镍基合金焊条熔敷金属组织与性能的影响。结果表明：熔敷金属中的Nb以碳化物MC（M=Nb, Ti）相的形式析出。随着Nb含量的增加,熔敷金属中奥氏体晶粒的长大受到抑制,晶粒变细,晶界面积增大;随着Nb含量的增加,熔敷金属中的MC析出相增加,M23C6（M=Cr, Fe）析出相减少,晶界变得更加曲折,高温低塑性裂纹敏感性降低;随着Nb含量的增加,熔敷金属的硬度值和塑性提高。     

激光熔覆Ni-Cr-B-Si耐热疲劳合金的组织与性能

在H13压铸模具钢表面进行了激光熔覆Ni-Cr-B-Si耐热疲劳合金的试验研究,利用金相显微镜、扫描电镜、显微维氏硬度计等仪器检测了熔覆层的组织和性能。结果表明,激光熔覆可以得到晶粒超细化、硬度高,与基体结合牢固的表面熔覆层。熔覆层组织为Ni基多元固溶体+碳化物(碳化铬、碳化钨、渗碳体),熔覆层平均硬度约732 HV0.2,平均厚度1.5 mm,与基体相比,其耐热疲劳性能提高112%,可显著提高合金压铸模的使用寿命。     

液压支柱高频熔覆再制造技术研究

为提高钢铁材料表面的硬度和耐磨性,采用高频感应加热熔覆方法在27SiMn钢基体上制备具有冶金结合的Ni45合金熔覆层。采用金相显微镜和SEM分析不同熔覆电流下熔覆层的显微组织,同时用能谱仪对熔覆层和基体的元素进行分析。结果表明,熔覆频率为250 k Hz,熔覆电流为1160 A时,熔覆层显微组织致密,与基体呈冶金结合,组织为奥氏体+碳化物的共晶。     

FeCrCoWCBY2O3合金激光熔覆层的性能研究

通过对FeCrCoWCBY2O3合金粉末在低碳钢表面进行激光熔覆，获得了C、B含量较高的无裂纹熔覆层，其厚度在1．0～1．5mm之间。利用XRD、SEM等分析了熔覆层的成分及显微组织结构，并测试了涂层的硬度和耐磨性。结果显示：激光处理后表面迅速熔化和冷却，组织由马氏体、残余奥氏体枝晶和枝晶间碳化物组成；熔覆层的硬度比熔覆基体提高3倍多，且硬度最高值不在表层，而在距离表面0．3mm处；耐磨性相对基体提高接近2倍。     

42CrMo钢表面激光熔覆颗粒增强Co基涂层的组织与性能

为改进矿用截齿的耐磨性能,使用激光熔覆技术在截齿用42CrMo钢基体表面制备Co基复合涂层,并分析涂层的微观组织、硬度和耐磨性。结果表明,熔覆层形貌良好且与基体呈冶金结合。在激光作用下,WC颗粒发生溶解并与多种元素发生反应,熔覆层主要由γ-(Co, Fe)和碳化物组成。熔覆层组织呈梯度变化,过渡区组织为平面晶、枝状晶和柱状晶,熔覆区组织则为等轴枝晶和均匀分布的富W、Ti的碳化物颗粒。熔覆层平均显微硬度为995 HV,远高于基体(328 HV),同时热影响区的硬度也大幅提高。在相同的磨损条件下,熔覆层摩擦因数较低,体积磨损量仅为基体的13.5%。在摩擦过程中,弥散分布的细小碳化物颗粒逐渐凸起并起到承担载荷和抵抗磨损的作用,使熔覆层具有良好的耐磨性,磨损机制为轻微磨粒磨损。激光熔覆技术制备的颗粒增强Co基涂层,组织致密,性能良好,能显著地提高42CrMo钢的表面硬度和耐磨性。     

718H模具钢等离子熔覆涂层的组织和性能研究

采用等离子熔覆技术在718H模具钢表面熔覆铁基合金粉末,借助光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜、能谱仪、显微硬度计和材料表面性能综合测试仪对熔覆层的显微组织、化学成分、物相组成、显微硬度和摩擦磨损性能进行了分析。结果表明:等离子熔覆铁基合金粉末的熔覆层的组织近表面为细晶区,中间为柱状晶,熔覆层与热影响区的交界处有一条平面晶组织,熔覆层与基体形成了冶金结合,热影响区组织为板条状马氏体;从基体到表面硬度大致呈梯度分布,熔覆层的硬度达到800 HV,大于基体材料的硬度;熔覆层中有较多M7C3碳化物和γ-(Cr-Ni-Fe-C)合金固溶体相,磨损量小于基体材料的,熔覆层的耐磨性明显好于基体材料。     

单晶高温合金NiCr-Cr_3C_2熔覆层的微观组织

采用真空粉末熔覆工艺在镍基单晶高温合金表面制备了致密的NiCr-Cr_3C_2熔覆涂层,并采用SEM/EDS,XRD,EPMA等手段分析了熔覆层及界面的微观组织。结果表明,真空粉末熔覆层中主要由Ni_3Si,Cr_3Si,Cr_7C_3,γ-Ni,γ′-Ni_3Al及γ+γ′共晶组织组成,熔覆层显微硬度是基体硬度的2~3倍。界面处附近由于元素互扩散,在靠近熔覆层侧生成了大量的MC型碳化物;而在靠近基体侧,由于枝晶轴与枝晶间组织与成分差异,析出了形态各异的碳化物,并分析了"十字花状"碳化物的演变过程。     

B4C对高碳铬铁自保护药芯焊丝力学性能的影响

通过改变高碳铬铁中熔覆金属B4C的含量,分别考察了B4C对堆焊熔敷金属金相组织、硬度和不同载荷下耐磨性的影响,并对堆焊熔敷金属磨损形貌进行了分析.结果表明,随B4C含量的增加,初生碳化物的生长方向性越来越明显,成定向生长趋势,并且熔敷金属的宏观硬度逐渐增大,但B元素含量超过0.5%时,硬度变化趋缓;不同载荷磨损条件下,B4C强化的熔敷金属表现出耐磨性不同,堆焊熔敷金属耐磨面碳化物断裂或剥落少时,表现出良好的耐磨性,当碳化物大量断裂或剥落时,耐磨性变差.     

硼对等离子熔覆高硼铁基合金组织和性能的影响

采用等离子弧熔覆技术在20g钢表面堆焊Fe-Cr-B-C系的铁基复合材料,利用X射线衍射（XRD）,光学显微镜（OM）,扫描电镜（SEM）,洛氏硬度计及湿砂磨损试验机等试验设备进行检测、试验,研究不同硼加入量对熔覆层显微组织与性能的影响规律.结果表明,熔覆层显微组织由过饱和α-Fe枝晶固溶体、枝晶间硼化物共晶组织以及碳化物等组成;熔覆层中硬质相主要有Cr2B,CrB2,Fe2B,Cr7C3,B4C等;随着硼含量的增加,硼化物明显增多,当硼添加量为5%时熔覆层的硬度及耐磨性达到最佳,其硬度值为66.1 HRC,磨损量仅为0.383 g;继续增加硼的添加量,熔覆层的耐磨性能降低.     

钒对高铬合金铸渗层组织与性能的影响

通过真空实型铸造工艺(V-EPC)在ZG45钢表面制备不同含钒量的高铬合金复合层,采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)分析了含钒量对铸渗层组织的影响,使用洛氏硬度计和冲击磨损试验机研究了钒含量对硬度和耐磨性的影响。研究表明,铸渗层组织主要由α-Fe与α-Fe+M₇C₃+VC共晶组织组成,过渡层内各合金元素成梯度分布,C、Cr、V元素自铸渗层向基体发生了扩散,且C、Cr、V元素的分布与碳化物的分布高度重合。随着钒含量的增加,晶粒逐渐细化,共晶碳化物数量逐渐增多,VC也增多,铸渗层硬度和耐磨性显著提高。热处理后有大量二次碳化物析出,随着铸渗层中钒含量增加,热处理后二次硬化效果显著提高。     

热处理工艺对疏浚工程用船体钢组织及磨粒磨损性能的影响

为了提高疏浚工程船用低碳低合金耐磨钢的耐磨性能,分别采用淬火+200 ℃低温回火、淬火+250 ℃配分、循环热处理3种热处理工艺对试验钢进行热处理,并借助扫描电镜与透射电镜分析组织与析出相,磨粒磨损试验机测试磨损质量损失,硬度计测试热处理钢的硬度。结果表明,试验钢淬火+200 ℃回火后得到回火马氏体,基体中有少量碳化物,回火马氏体仍呈板条状;淬火-配分试验钢得到马氏体加较多残留奥氏体;经循环热处理后,试验钢中马氏体板条消失,基体中有颗粒状(Nb,Ti)C析出相。试验钢淬火-回火后硬度为39.5 HRC,淬火-配分试验钢硬度为40.5 HRC,循环热处理试验钢硬度30.8 HRC。试验钢耐磨性与硬度成正比,试验钢经循环热处理后,磨损量最大,耐磨性能最差,淬火-回火试验钢次之,淬火-配分钢耐磨性能最好。3组试验钢磨粒磨损后试样表面均出现大量犁沟,磨损机制主要是塑性变形。     

Fe-Cr-C-B-Nb堆焊合金的显微组织和耐磨性

采用明弧自保护法制备Fe-Cr-C-B-Nb系耐磨堆焊合金,借助光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等手段,分析堆焊层中的物相组成,探究熔池中硬质相析出顺序,研究B和Nb元素含量对其显微组织和耐磨性影响. 结果表明,制备的堆焊合金显微组织为马氏体+残余奥氏体+ M23(C,B)6+NbC,NbC先于M23(C,B)6生成. 当堆焊层中B元素含量为0.21%,Nb元素含量为1.44%时,可以使堆焊合金有较高的硬度和耐磨性. 洛氏硬度可达69 HRC±1.5 HRC,磨损量为0.037 6 g. 过量的B元素不利于NbC析出,而使Nb元素固溶强化硼化物和基体. 耐磨性试验结果表明,M23(C,B)6和NbC两种硬质相显著改善了Fe-Cr-C-B-Nb系堆焊合金的耐磨性.     

Non-vacuum sintering process of WC/W2C reinforced Ni-based coating on steel

Ni-based composite coatings containing varied contents of tungsten carbides on low carbon steel were fabricated. Effects of sintering temperature and tungsten carbides contents on the surface, interface, microstructure and wear resistance of the coatings were investigated using scanning electron microscopy, energy-dispersive X-ray spectroscopy, X-ray diffraction, Vickers microhardness tester, bulk hardness tester and pin-on-disc tribometer. The results indicated that with appropriate sintering temperature (1230 °C), smooth coating surfaces can be achieved. Favorable interfaces about 200 μm can be got that both the chemical composition and property of the interfacial region showed gradual transitions from the substrates to the coatings. Microstructure of the coatings consists of tungsten carbides and M7C3/M23C6 in the matrix. With excessive sintering temperature, tungsten carbides tend to dissolve. Ni-based coatings containing tungsten carbides showed much higher level of bulk hardness and wear resistance than ISO Fe360A and ASTM 1566 steels. With increasing contents of tungsten carbides from 25% to 40%, bulk hardness of Ni-based coatings gradually increased. Ni-based coating with 35% tungsten carbides performed the best wear resistance.     

Ti和Nb对铁基堆焊合金组织性能的影响

改变Ti或Nb的添加量制备Fe-Cr-C-B系铁基堆焊合金.借助扫描电镜、X射线衍射仪、洛氏硬度计和磨损试验机对堆焊合金组织性能进行测试分析.结果表明,在含Ti或Nb的堆焊合金中,初生奥氏体晶粒细化,共晶组织呈断网状均匀分布,并分别有黑色圆形或块状TiC和菱形或三角形NbC硬质相颗粒生成,添加5%Ti的堆焊合金组织最细小.TiC或NbC硬质相颗粒在组织中呈均匀弥散分布,能够作为耐磨质点与细化的初生奥氏体和共晶组织构成耐磨骨架,共同抵抗磨粒的楔入与切削作用.当Ti添加量为5%时,含Ti堆焊合金达到最优耐磨性,硬度为66 HRC,磨损量为0.048 7 g;当Nb添加量为4%时,含Nb堆焊合金达到最优耐磨性,硬度为65 HRC,磨损量为0.052 4 g.在同等条件下,含有适量Ti的铁基堆焊合金具有更优的耐磨性.     

淬火处理对轧辊用高硼高速钢组织和性能的影响

利用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射、硬度计及MM-200磨损试验机,研究了淬火温度对轧辊用高硼高速钢显微组织和性能的影响。结果表明,高硼高速钢的铸态组织由马氏体、铁素体、珠光体和沿晶界呈连续网状分布的共晶硼碳化物组成,共晶硼碳化物主要是M2B和M7(C,B)3;随着淬火温度的升高,基体全部转变成为马氏体,并有二次硼碳化物M23(C,B)6析出;高硼高速钢的硬度和耐磨性随着淬火温度的升高而明显增加,在1150℃淬火时硬度最高、耐磨性最好。     

非转移弧层流等离子体射流熔凝铸铁表面耐磨性的研究

对在大气压条件下用非转移弧层流等离子体射流熔凝强化处理的W-Mo-Cu铸铁表面，采用光学显微镜、显微硬度计、磨损试验机、扫描电镜等，观察和测试了熔凝试样的表面层组织、硬度、耐磨性和磨损形貌。结果表明，熔凝后铸铁表面为初晶渗碳体和莱氏体组成的过共晶组织，硬度和耐磨性有了明显的提高。     

TiC对铁基合金喷焊层组织与性能影响

目的研究不同TiC添加量对铁基合金喷焊层组织与性能的影响。方法采用等离子喷焊技术在Q235表面制备了铁基合金喷焊层,借助X射线衍射分析、金相显微镜、显微硬度计以及磨粒磨损试验设备,分别对喷焊层的物相、显微组织、显微硬度、耐磨性能进行测试。结果未添加TiC的喷焊层主要由马氏体、奥氏体、(Fe,Cr)_7C_3、(Fe,Ni)固溶体等物相组成,加入不同含量的TiC后,出现了TiC、TiB_2等新物相,但各试样的衍射强度均存在相应程度的降低,某些区域的衍射峰甚至消失。随着TiC含量的增加,喷焊层的硬度和耐磨性增加,但硬度和耐磨性能在TiC添加量达到一定程度(w_(TiC)3.0%)时反而降低。当TiC添加量为3%时,喷焊层的组织致密,晶粒细化,TiC弥散分布,其颗粒对喷焊层组织产生了弥散强化和细晶强化作用;显微硬度可达843HV_(0.5),较未添加TiC喷焊层提高了约300HV_(0.5),其相对耐磨性较Q235钢提高了约12倍,显微硬度与耐磨性得到显著提高。结论添加适量的TiC颗粒,可使金属基体与硬质相达到良好匹配,从而确保了喷焊层的高硬度和良好的耐磨性能。     

回火温度对NM500耐磨钢组织和性能的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和材料表面综合性能测试仪等研究了回火温度对NM500低合金高强度耐磨钢的显微组织、力学性能和耐磨性能的影响。结果表明,NM500钢经淬火+回火处理后得到典型的回火马氏体组织,回火温度的升高使得固溶在马氏体板条中的过饱和碳原子逐渐析出,而碳化物聚集长大导致钢的硬度和低温冲击性能明显下降。NM500钢在200 ℃回火后的硬度和-20 ℃低温冲击吸收能量分别为513 HBW和44.40 J,耐磨性能最佳。低温回火(200、250 ℃)时少量细小弥散的过饱和碳原子析出改善了钢的耐磨性,300 ℃及以上回火时聚集粗化的短棒状渗碳体会降低基体的硬度,导致钢的耐磨性不断降低,磨损机制由磨粒磨损向粘着磨损转变。