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.     

间歇交变磁场对Fe5堆焊合金组织性能的影响

为了研究外加磁场对堆焊组织性能的影响,在采用等离子弧堆焊铁基合金粉末时加入纵向间歇交变磁场,利用纵向间歇交变磁场控制焊缝熔池中金属液体的流动,改变结晶过程中的热传导及溶质的分配,细化堆焊层金属的组织,并控制堆焊层中硬质相的形态及分布.通过对堆焊层进行硬度、磨损实验以及显微组织分析,得出了间歇交变磁场强度对堆焊层金属硬度和耐磨性的影响规律.实验结果表明,施加磁场比未施加磁场的堆焊层硬度高,耐磨性好;间歇交变磁场电流 I = 3 A时,堆焊层的性能最佳.     

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.     

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.     

水冷对磁场作用下M_7C_3形核的影响

为了探究在水冷却和磁场共同作用下堆焊层中碳化物的形核和长大情况,以便获得更耐磨的堆焊层,实验以Fe5合金粉末为原材料,在等离子弧堆焊过程中引入纵向直流磁场,并在工件下方引入降温水槽,使熔池快速冷却.结果显示,在磁场和水冷作用下的堆焊层内部晶粒结构发生显著变化,形成的细小等轴晶能减少结晶裂纹,提高力学性能,使堆焊层具有很高的硬度和耐磨性.在一定实验条件下,最佳实验参数为堆焊电流160 A,外加纵向直流磁场电流3 A,采用有水冷却方式.在最佳实验参数条件下,堆焊表面的洛氏硬度为HRC 64.3,湿砂磨损量为0.031 5 g.     

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。     

激光堆焊工艺对堆焊层组织性能的影响

在45钢的基体上,选用不同的激光功率、扫描速度、送丝速度等,用专用焊丝进行堆焊处理,结果表明当速度不变时,激光功率增加,其热影响区变大,组织由细变粗,硬度增加;当其它条件不变时,随着扫描速度的增加,堆焊层的稀释率下降,硬度增加,随着送丝速度的增加,堆焊层的组织均匀分布,硬度先增加,后下降.     

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.     

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.     

Effect of electromagnetic stirring on the microstructure and wear behavior of iron-based composite coatings

The effect of electromagnetic stirring on the microstructure and wear behavior of coatings has been investigated. A series of iron-based coatings were fabricated by the plasma-transferred arc cladding process by applying different magnetic field currents. The microstructure and wear resistance of the composite coatings were characterized by scanning electron microscope (SEM), energy dispersive X-ray analysis (EDAX), X-ray diffraction (XRD), and wet sand rubber wheel abrasion tester. The experimental re- sults showed that the microstructure of the coatings was mainly the γ-Fe matrix and (Cr, Fe)7C3 carbide reinforced phase. The coatings were metallurgically bonded to the substrate. With increasing magnetic field current, the amount of the block-like (Cr, Fe)7C3 carbide reinforced phase increased at first, reached a local maximum, and then decreased sharply. When the magnetic field current reached 3 A, the block-like (Cr, Fe)7C3 carbides with high volume fraction were uniformly distributed in the matrix and the coating displayed a high microhardness and an excellent wear resistance under the wear test condition.     

外加磁场电流对镁合金焊接接头力学性能的影响

在对5mm厚的AZ31镁板进行TIG焊过程中,需要外加横向交流磁场.针对外加横向磁场电流对镁合金焊接接头力学性能的影响进行抗拉强度和布氏硬度试验,并采用扫描电子显微镜对试样的焊缝进行组织分析.研究了磁场参数对AZ31镁合金接头组织和性能的影响规律以及磁场作用的机理.研究发现,外加横向磁场可以促使电弧摆动对熔池进行作用,改变晶粒结晶过程,使焊缝中晶粒组织得到细化,进而使焊接接头的抗拉强度和硬度等性能得到改善.在适当的磁场参数作用下电磁搅拌达到最佳效果,此时焊接接头的综合力学性能最好.     

磁场电流对AZ31镁合金组织与性能的影响

为了改善AZ31镁合金的综合性能并提高其利用价值,通过在AZ31镁合金整个凝固过程施加旋转磁场制备镁合金管坯.通过改变磁场电流对磁场与自然凝固条件下获得的AZ31镁合金铸锭的微观组织及力学性能进行了观察与测试,研究了磁场电流对AZ31镁合金显微组织和力学性能的影响.结果表明,随着磁场电流的增大,合金晶粒逐渐细化,晶粒内部出现较多的孪晶,且β-Mg17Al12相逐渐减少并细化.磁场电流越大,AZ31镁合金的力学性能越好.当磁场电流为150 A时,AZ31镁合金的抗拉强度为194 MPa,屈服强度为98 MPa,伸长率为14. 8%,与自然凝固状态相比分别提高了23. 6%、32. 4%和57. 4%.     

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.     

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、M₃(C,B)、M₂₃(C,B)6和M₇(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.     

TiC增强铁基堆焊层组织与性能的研究

采用廉价的钛铁、金红石和石墨等原材料 ,通过焊接电弧冶金反应 ,合成TiC超硬质颗粒增强Fe基熔敷层 .利用扫描电镜、X射线衍射、耐磨性试验分析了熔敷层的组织与耐磨性能 .研究结果表明 :TiC颗粒弥散分布在低碳马氏体与残余奥氏体基体上 .熔敷层硬度HRC5 5以上 ,具有很高的耐磨性和良好的抗裂性 .原材料的加入量对堆焊层组织与性能影响很大 ,当钛铁及石墨加入量 (% )分别为 2 5～ 30和 8～ 10时 ,熔敷层具有良好的综合性能 .     

AZ91磁控A-TIG焊电弧形态及焊接接头组织性能

为了分析磁场和活性剂对AZ91镁合金焊缝组织性能的影响规律并探究相应的作用机理,在A-TIG焊接过程中施加纵向交流磁场,采用高速摄影技术观察并拍摄电弧运动形态,对焊缝进行硬度、显微组织和物相组成分析.结果表明,当磁场电流为1.5 A、磁场频率为50 Hz、焊接电流为80 A、涂覆量为3 mg/cm~2时,焊缝硬度最大值为68.88 HV.在合适的磁场参数和活性剂配比下,电弧挺度最大,电弧收缩明显,此时电弧的搅拌作用致使晶粒显著细化,且析出相Al_(12)Mg_(17)明显增多,这对改善焊接接头的力学性能具有积极作用.