磁场作用下镍基等离子弧堆焊层的组织及耐磨性能

采用等离子弧堆焊设备将镍基合金粉末堆焊到低碳钢表面的过程中施加直流横向磁场,此后对堆焊层进行硬度、磨损和金相试验以及EDS,XRD分析,并系统地研究直流横向磁场对镍基粉末等离子弧堆焊层组织及耐磨性能、硬质相形态及数量的影响规律,对直流横向磁场的作用机理进行了初步的分析和讨论.结果表明,堆焊电流和磁场电流相匹配,即堆焊电流为140 A和磁场电流为2 A时,堆焊层才能获得最佳的性能,此时堆焊层的硬度为66.3 HRC,磨损量为0.0767 g,并且堆焊层组织中硬质相数量最多且分布均匀,从而增强了堆焊层金属的综合力学性能.     

等离子转移弧堆焊镍基和钴基合金堆焊层的组织和耐磨性能研究

采用等离子转移弧堆焊技术制备了碳化钨增强镍基Stelcar65合金和钴基Stellite6合金堆焊层,利用X射线衍射仪和扫描电镜分析了堆焊层的相组成和显微组织,并用磨损试验机研究了两种合金堆焊层的磨损性能。结果表明,Stelcar65合金堆焊层由碳化钨增强颗粒和镍基合金基体组成,碳化钨硬质颗粒均匀地分布在Stelcar65合金堆焊层中。Stellite6合金堆焊层从熔合线至表面,依次出现平面晶、胞状晶、树枝晶和等轴晶几种组织。Stelcar65、Stellite6合金堆焊层的平均硬度分别为542 HV和449 HV。Stelcar65合金堆焊层具有优异的耐磨性能,其堆焊层的磨损量小于Stellite6堆焊层。Stelcar65合金堆焊层的磨损机理是磨粒磨损和粘着磨损,而Stellite6的磨损机理为磨粒磨损。     

金属基陶瓷复合等离子弧堆焊层组织与耐磨性能

等离子弧堆焊镍基钴基合金粉末时外加纵向磁场,对两种合金陶瓷复合堆 焊层进行硬度和磨损试验及显微组织分析.结果表明,施加磁场时的堆焊层性能比无 磁场作用的堆焊层性能高.钴基合金的最佳焊接电流和磁场电流分别为160 A和3 A. 此时堆焊层组织晶粒细化效果最明显;而镍基合金为140 A和1 A,此时堆焊层Cr7G3截 面的六角形陶瓷硬质相数量最多且均匀分布,说明Cr7G3硬质相的轴向平行方向一致, 因而硬度和耐磨性最好.随着磁场电流的继续增大,由于电磁阻尼占主导地位,这两种 合金的性能均下降.     

等离子原位合成陶瓷相增强铁基堆焊层

采用等离子堆焊技术,在碳钢基体表面预涂一定混合比例的高碳铬铁、钒铁和石墨,制备原位自生陶瓷相增强铁基堆焊层,并对堆焊层的组织和性能进行测试.结果表明:堆焊层与基体之间形成良好的冶金结合,堆焊层微观组织由马氏体、少量残余奥氏体、(Fe,Cr,V)7C3和VC构成.初生(Fe,Cr,V)7C3呈六边形,晶粒尺寸较大,均匀弥散分布在熔覆层中,VC颗粒呈团聚状或球状,晶粒较细小.堆焊层硬度从基体到表面呈合理的梯度分布,使材料具有较好的耐磨性.     

一种Cr-W-Mo-Mn-V铁基堆焊层的力学与耐磨性能

通过试验考察了一种Cr-W-Mo-Mn-V铁基堆焊层经不同温度回火后的硬度变化,并测试了该堆焊层经500℃回火前后的冲击性能和耐磨性.结果表明,该堆焊层焊态具有较高的回火稳定性,经500℃保温2h回火后,堆焊层的硬度达49.5HRC,其冲击韧度和耐磨性较焊态分别提高了7.98%和11.43%.     

钴基合金等离子堆焊层组织及耐磨性研究

采用等离子堆焊方法在Q235钢表面制备钴基合金焊层,利用环块式摩擦磨损试验机进行堆焊层的干摩擦磨损实验,采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪及显微硬度计研究了堆焊层的组织和性能。结果表明,堆焊层组织主要由树枝状的γ-Co固溶体和由γ-Co固溶体与M7C3(M=Cr﹑W﹑Fe)碳化物形成的共晶组织组成。自堆焊层至基体,硬度降低。随载荷增加堆焊层的摩擦因数减小,剥层磨损为堆焊层的主要磨损方式。     

发动机缸体堆焊层的组织与耐磨性能研究

采用等离子堆焊技术对发动机缸体基材进行了表面改性处理,研究了不同工作电流下Ni50和Ni60合金粉末涂层对堆焊层组织与耐磨性能的影响。结果表明,随着堆焊电流的增加,堆焊层组织逐渐从典型的枝晶组织转变成花瓣状、块状或胞状晶组织。Ni60堆焊层的耐磨性能高于Ni50堆焊层,且都明显高于发动机缸体基材的耐磨性。     

碳化钨颗粒增强高锰钢基堆焊材料组织及耐磨性能的研究

为提高高锰钢堆焊层在低冲击或静载磨损条件下的耐磨能力,采用堆焊方法制备了碳化钨颗粒增强高锰钢基耐磨材料,并对焊层的微观组织及耐磨性能进行了分析。结果表明,适当的碳化钨颗粒加入量可获得碳化钨-高锰钢堆焊层,焊层中碳化钨颗粒分布均匀,界面结合良好,堆焊材料与单纯高锰钢焊层相比,抗静载磨损能力大幅度提高。     

陶瓷相增强铁基耐磨堆焊层组织与性能的研究

为了将铁基良好的韧性和陶瓷的高硬度、高耐磨性、高耐腐蚀性结合在一起,制备出性能更为良好的堆焊层,自行调整合金粉末的合金体系,在铁基的基础上涂覆一层由钛铁、硼铁、硅铁、镍粉以及高碳铬铁等组成的合金粉末,采用乒极性等离子弧堆焊技术,调节焊接工艺及参数,通过焊接冶金反应,使其原位自生形成陶瓷硬质相。通过硬度、磨损、微观组织分析可知：堆焊层的性质得到了很大的改善,洛氏硬度达58以上,且耐磨性很好,与直接加入硬质相相比大大节省了成本。     

等离子弧堆焊铁基熔覆层组织结构与磨损行为

设计开发了一种铁基(含Cr,Mo,C,B,Si,Mn等元素)多元合金粉末,采用等离子弧堆焊(PTAW)技术在AISI304L不锈钢表面制备相应熔覆层,通过XRD,SEM,EDS及磨粒磨损试验机等对熔覆层微观组织结构和磨损行为等进行表征,并与传统NiCrBSi和NiCrBSi+25%WC粉末的PTAW熔覆层进行了对比研究.结果表明,所设计的铁基合金熔覆层成形良好,基体组织由Fe-Cr固溶体相与γ-Fe相构成,其间包裹着大量弥散分布的富钼硼化物和M₂₃(B,C)₆硬质相,对熔覆层组织能够起到有效的支撑和强化作用.铁基熔覆层的宏观硬度平均值高达64.2HRC,其相对耐磨性明显优于NiCrBSi+25%WC熔覆层,并达到NiCrBSi熔覆层的8倍以上.     

等离子堆焊合金层组织及腐蚀磨损性能

在 16Mn钢表面等离子堆焊自熔性铁基合金层 (Fe5 5 )、镍基合金层 (Ni6 0 )以及镍基WC合金 (NWC2 5 ) ,并对三种堆焊层进行了显微组织、X射线衍射分析、硬度及在三种不同腐蚀介质下的磨损试验。结果表明 ,合金堆焊层的显微组织均为γ固溶体基体上分布着多种复杂的化合物相 ,如Fe2 3 (C ,B) 6,(Cr ,Fe) 7C3 ,Cr7C3 ,NiB等。NWC2 5堆焊层具有最高的硬度和耐磨性 ;合金堆焊层在稀H2 SO4和稀NaOH溶液介质中的耐磨性与在中性水中相比都有所降低 ,在酸性介质中降低更加明显     

回火温度对Cr-W-Mo铁基堆焊层组织及耐磨性的影响

研究了回火温度对Cr-W-Mo铁基堆焊层组织及耐磨性的影响。结果表明,当焊后经560℃×2h回 火时,其耐磨性最好,且组织与耐磨性有良好的对应。     

Fe-C-Ti-Cr-B系堆焊合金组织及耐磨性能

采用CO2气体保护堆焊方法,在Q235钢表面制备不同硼含量的Fe-C-Ti-Cr-B系堆焊层金属,利用扫描电镜（SEM）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,Fe-C-Ti-Cr-B耐磨堆焊合金中随着硼含量增加,基体组织逐渐细化,TiC颗粒数目增多且分布弥散均匀,但当硼含量增大至1.16%时,磨损面上大量碳化物剥落,抗磨损性能降低;当硼含量为0.55%时合金表现出优良的耐磨损性能,其耐磨性比未加硼的Fe-C-Ti-Cr系堆焊合金提高了3.7倍.     

堆焊电流对镍基合金等离子堆焊层组织及性能的影响

为了提高Z2CN18-10奥氏体不锈钢的耐磨性,采用等离子堆焊技术在其表面制备镍基合金堆焊层。借助扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射仪、显微硬度计及摩擦磨损试验机,对不同堆焊电流条件下镍基合金等离子堆焊层显微组织、相结构、成分、显微硬度及耐磨性进行了系统的研究。结果表明,镍基合金堆焊层的相组成为γ-Ni固溶体与FeNi_3,Cr_(23)C_6,Cr_7C_3,CrB的共晶组织。随着堆焊电流的增大,镍基合金堆焊层的组织由团簇花瓣状向水草状和细长的条状组织转变;当堆焊电流为110 A时,镍基堆焊层的平均显微硬度最大为898 HV,与基体的相对耐磨性为13.8,磨损机制为前期的粘着磨损和磨粒磨损以及后期形成的氧化磨损的混合机制。     

涂覆预处理对SiC增强铁基堆焊层组织的影响

采用PIRAC技术处理后SiC表面的涂覆层由Cr3 Si,Cr7C3,Cr23C6等组成.通过等离子堆焊_后送粉技术制备SiC增强铁基合金复合涂层.结果表明,未预涂覆SiC颗粒在涂层表层完全分解,由于分解产物碳、硅扩散不均匀,影响了各区域的成分.上部出现大量初生多边形状碳化物,中部为树枝晶,底部为不规则胞状晶.预涂覆SiC颗粒分布在涂层表面上,没有发生明显溶解,原始形态保持完好.SiC颗粒与基体之间包括界面反应区和过渡区,界面反应区由(Fe,Cr)7C3,(Fe,Cr) 23 C6碳化物和α-(Fe,Cr)固溶体组成;过渡区为固溶较多Cr元素的α-(Fe,Cr)固溶体,耐蚀性较好,形貌难以显示.     

铝青铜粉末等离子堆焊层硬度与组织研究

采用反极性弱等离子弧堆焊方法分别在无磁场和外加横向交流磁场条件下将铝青铜粉末堆焊到锅炉用钢20g母材上.通过硬度试验及金相显微方法,分析了堆焊层的力学性能及组织形貌.结果表明,无磁场作用下,堆焊层的硬度随着堆焊电流的增加而呈"小→大→小→大"变化,当堆焊电流为100A时,硬度值最大,为214.7HV;当堆焊电流为110A时,硬度值最小,为163.7HV.外加磁场作用下,堆焊电流取100A,堆焊层的硬度在磁场电流为0.5A时达到最大,为245.9HV.堆焊电流为100A时,堆焊层组织为致密的α-Cu和网状结构的(α+γ<,2>),此时为较好的组织结构.     

多元合金铁基堆焊层热处理工艺的研究

通过对多元合金铁基堆焊层的组织、性能和热处理制度之间的关系进行分析,研究了多元合金铁基堆焊层的热处理工艺.结果表明,加热温度在800～950℃范围内,堆焊层经正火处理后的硬度值为32.5～34.3 HRC,而淬火后堆焊层的硬度随加热温度的升高而增大,但回火稳定性较低.该堆焊层的最佳热处理工艺应为焊后经560℃×2h回火处理.     

钼对铁基合金等离子熔覆层组织及耐磨性能的影响

应用光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、透射电镜（TEM）和磨粒磨损试验,研究了质量分数为4％的钼对等离子熔覆铁基合金涂层组织结构和耐磨性能的影响。结果表明,未加钼的铁基合金熔覆层主要由面心立方结构的γ-（Ni,Ve）固溶体、正交结构的（Cr,Fe）7C3和四方结构（Cr,Fe）2B等物相构成,组织为粗大的亚共晶。4％Mo的加入,不但使熔覆层中出现了立方结构的M23C6和正交结构的Mo2C,而且增加了共晶化合物相的相对含量。添加4％Mo的熔覆层呈伪共晶特征,组织得到显著细化。4％Mo的加入所引起的新相析出和组织细化是铁基熔覆层耐磨性提高的原因。     

不同镍基合金等离子堆焊层的微观组织及性能

采用等离子弧堆焊技术在1Cr1 8Ni9Ti不锈钢表面分别堆焊Ni40A、Ni50A、Ni60A镍基合金粉末,研究不同镍基合金堆焊层的显微组织、硬度及磨损性能.结果表明,堆焊层基体都是由γ-Ni组成,Ni40A堆焊层中析出相主要是Cr7C3、M23C6、Ni3Si,而Ni50A和Ni60A堆焊层中析出相由CrB、M23(C,B)6、Cr7C3、Cr5B3、Ni3Si组成.Ni60A堆焊层的显微硬度最高,达780HV.耐磨性Ni60A＞Ni50A＞Ni40A.Ni60A堆焊层的摩擦系数最大,而Ni40A和Ni50A差别不大.     

翻板油管锚锚片铁基合金强化层组织及耐磨性能

目的提高翻板锚锚片在螺杆泵采油管柱中的耐磨性,提高采油效率,降低作业成本。方法在45#钢基体上采用氧乙炔火焰喷焊技术制备了铁基合金涂层。利用扫描电镜、X射线衍射仪、硬度计和摩擦磨损试验机等设备,测试了涂层的硬度、微观组织形貌和耐磨性能,并与市面上翻板锚锚片刃口镶焊材料进行了摩擦系数、磨损失重等对比试验以及经济性分析。结果铁基合金层与基体之间呈冶金结合,其组织主要由初生碳化物Cr_3C_2和Cr_7C_3,硼化物Fe_2B、Cr_2B和CrB,以及共晶成分的基体γ-Fe(Ni,Cr,C,Si)、α-Fe、Fe_3C、(Fe,Cr)_7C_3、Fe_(23)(B,C)_6和Cr_(23)C_6组成。合金层表面硬度平均值为64.7HRC,比镶焊材料的表面硬度平均值高出50%左右。合金层摩擦系数稳定在0.6左右,相比镶焊材料降低了约17%。磨损失重实验后,合金层的磨损失重约为镶焊材料的2/3左右。经济性分析显示该强化工艺成本在6.8305元左右,与镶焊硬质合金材料的成本大致相当。结论喷焊铁基合金强化层后的翻板锚锚片在硬度、耐磨性等方面得到显著提高,寿命得到有效延长。该研究为翻板锚锚片的耐磨强化与修复提供了可靠的依据,同时也为采油工艺中其他关键易磨损零部件的表面强化提供了一定的理论和实践经验。