等离子弧喷焊镍基合金层组织及耐磨性试验研究

在16Mn钢表面等离子弧喷焊自熔性镍基合金喷焊层（Ni60)及加入w(WC)25％的镍基合金喷焊层（NWC25），对两种合金喷焊层进行了显微组织，X射线衍射分析，硬度及不同腐蚀介质下的腐损试验。结果表明，合金喷焊层显微组织均为γ固溶体基体和各种化合物相，如Fe23(C,B)6,(Cr,Fe)7C3,Cr7C3,NiB,WC等。NWC25喷焊层具有较高的硬度，在腐蚀介质中耐磨性明显高于Ni60，合金喷焊层在弱酸碱介质中的耐磨性比在中性水中都有所降低，在酸性介质中降低较为明显。     

等离子喷焊镍基合金耐磨性能研究

采用等离子弧喷焊技术在不同转弧电流下喷焊DG.Ni60A和DG.Ni60WC25两种镍基合金粉末,对各喷焊层进行了硬度和耐磨性分析。试验结果表明,转弧电流大小对喷焊镍基合金层的耐磨性影响较大,喷焊DG.Ni60A合金粉末时,转弧电流为100 A时的试样磨损量为0.090 57 g,转弧电流为150 A时的试样磨损量高达1.116 17 g,相差10余倍。喷焊DG.Ni60WC25合金粉末时,转弧电流为100 A时的磨损失质量仅为0.018 83 g,转弧电流为200 A时的磨损失质量高达0.744 97 g,相差约40倍。镍基合金中加入WC,在一定条件下可以提高喷焊层的耐磨性能;转弧电流为150 A时,未添加WC硬质相的DG.Ni60A合金粉末喷焊层的磨损失质量高达1.116 17 g,而添加了WC硬质相的DG.Ni60WC25合金粉末磨损失质量为0.018 83～0.744 97 g。     

铁基合金等离子弧喷焊层组织及耐磨性研究

使用PT-40002ST型等离子弧喷焊设备,在45钢表面制备含有不同含量WC颗粒的铁基合金粉末喷焊层,并分别对喷焊层进行显微组织观察、显微硬度测试及摩擦磨损试验。研究结果表明:随着WC含量的增加,第二相增多;喷焊层的平均显微硬度较45钢的提高约2.5倍,且喷焊层表层硬度先提高后降低;当铁基合金粉末中w(WC)为10%时,喷焊层表层的显微硬度值最高,且耐磨性最好,耐磨性较不加WC时提高了约1倍,磨损机理以黏着磨损和磨粒磨损为主。     

镍基合金喷焊层的切削加工

研究了用立方氮化硼刀具加工轧机辊道镍基合金喷焊辊子的工艺特点，提出了刀具和机床的选用要点，用以车代磨的方法解决了镍基合金难磨削材料的加工问题。     

粉末等离子弧喷焊

前言我厂生产的高温高压阀门、电站阀门及安全阀等,密封面均为高温硬质合金材料,采用手工填充丝氧炔焰堆焊、氩弧焊和手工电弧堆焊。由于硬质合金堆焊工艺性差、劳动强度大,有时堆焊产品的返修率较大,长期以来,一直是阀门生产中的一个薄弱环节。为了提高阀门密封面质量,实现机械化堆焊操作,1969年下半年,我们开始进行粉末等离子喷焊阀门密封面的试验,经过半年多的试验研究,逐步解决了一些技术关键问题,并于1970年上半年开始小批投入生产,使用效果很好。现将粉末等离子弧喷焊的设备、工艺、防护设施等介绍如下。     

粉末等离子弧喷焊 (一)等离子弧喷焊原理及喷焊材料

根据一机系统焊接技术的发展规划,粉末等离子弧喷焊技术是我国重点推广项目之一。本刊为配合这一推广工作,使这项新技术更快、更好地在我国机械工业各部门得到推广应用,特邀请武汉材保所写了这份基础知识讲座。讲座共分三期发表,从等离子弧喷焊技术的原理、设备、工艺、材料及其应用作了全面的介绍,供学习参考。各地在应用这一新技术当中存在哪些问题,取得哪些经验,可与本刊编辑部或与本文作者联系。     

合金粉末等离子弧喷焊

合金粉末等离子弧喷焊与氧炔焰堆焊及气体保护钨极堆焊相比有以下优点:成形好,效率高,质量好,节约材料,减少加工,易于实现机械化操作等。由于使用粉末金属喷焊材料,所以能够简便、灵活、机动、准确地喷焊出许多新型的密封材料,具有战备意义。同时还可以节省大量的稀缺金属,如钴、镍、铬等,支援国防建设。     

等离子弧喷焊颗粒增强铁基合金涂层组织的分析

采用等离子弧喷焊技术,利用后送粉装置在45钢表面制作了WC颗粒增强铁基合金复合涂层,并采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和能谱仪(EDS)分别对涂层组织结构及成分进行了分析.结果表明,WC颗粒主要分布在涂层顶部,在中部和底部有少量的WC,分布比较均匀;从涂层与基体的熔合区到涂层顶部分别出现了平面晶、胞状晶、树枝晶和等轴晶;涂层表面组织中化合物主要由WC,Fe23B6,Cr23C6,Cr7C3,W2B5,FeW2B2等组成;在喷焊过程中,WC发生了溶解,涂层顶部WC的溶解量比较大;从基体到涂层表面,硬度值基本呈上升趋势,最高达2 218 HV.     

MoSi2对等离子喷焊钴基合金层组织和耐磨性的影响

采用等离子喷焊技术在Q235钢试样上制备了不含及含1％、3％和5％MoSi2(质量分数)的钴基合金层.采用X射线衍射、扫描电镜和能谱分析等研究了喷焊层不同区域的显微组织和相成分;测定了喷焊层的硬度分布;通过摩擦磨损试验检测了喷焊层的摩擦因数和磨损率.结果表明:喷焊层的物相主要为γ-Co和Cr23 C6;含5％MoSi2...     

复合钢管中镍基合金喷焊层对焊缝裂纹敏感性的影响

通过模拟实际焊接试验,研究了镍基合金喷焊层对焊接裂纹敏感性的影响。结果表明,镍基合金喷焊层成分对奥氏体不锈钢焊缝的裂纹敏感性有明显的影响。喷焊层越厚,即焊缝中所熔的喷焊层成分越多,焊缝金属热裂纹敏感性越大。原因是喷焊层中所含Ni,Cr,B,Si元素熔入焊缝增加了焊缝裂纹敏感性。     

钴基合金等离子转移弧喷焊组织结构和性能研究

应用光学金相、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)和显微硬度测试对钴基合金等离子喷焊的组织结构和显微硬度，以及时效过程中的物相和显微硬度变化进行了研究。结果表明，合金层主要是由γ（Co)和（Cr,Fe)7(C,B)3构成。表现出亚共晶的组织形态。它在时效过程中物相发生了变化，并且发生了由(Cr，Fe)7(C，B)3向Cr23(C，B)6的转变过程，时效后显微硬度平均提高约11％。研究表明，时效过程中新相的析出、物相类型的转变和聚集长大是喷焊层显微硬度发生变化的原因。     

AlN对铁基合金等离子喷焊层组织和摩擦磨损性能的影响

目的 加入AlN提高铁基合金的摩擦磨损性能。方法 采用PTA-400E3-HB等离子喷焊设备在Q235钢表面制备添加AlN的铁基合金喷焊层。通过光学显微镜、扫描电镜（SEM）和X射线衍射仪（XRD）研究喷焊层的组织和相结构。利用显微硬度计、摩擦磨损试验机和台阶仪对喷焊层的硬度和摩擦磨损性能进行测试。结果 添加AlN的喷焊层主要物相为α-Fe、γ-Fe和(Fe,Cr)7C3。未添加AlN的喷焊层由等轴晶组成,添加AlN的喷焊层呈现柱状树枝晶,且随AlN量增加,树枝晶组织愈加粗大。添加1%AlN喷焊层的平均显微硬度最高,为(890.1±46.8)HV0.3,比铁基喷焊层的显微硬度高131.6HV0.3;当AlN含量增加,未转变奥氏体量增加,导致喷焊层的硬度降低。加入AlN的喷焊层的摩擦系数均降低,摩擦系数稳定在0.40~0.57之间。当AlN添加量为3%时,喷焊层的磨损形貌最光滑,磨损率为1.15×10-14 m3/(N?m)。添加AlN后,喷焊层的磨损机理从之前的粘着磨损变为磨粒磨损。结论 添加AlN能提高铁基喷焊层的摩擦磨损性能。     

碳化硅增强钴基合金等离子喷焊层组织与力学性能

采用同步送粉方法在低碳钢表面制备质量分数分别为5%,10%和20%的SiC颗粒增强钴基合金喷焊层. 利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)及能谱仪(EDS)分析涂层的显微组织特征和相结构,并对涂层进行显微硬度和纳米压痕试验. 结果表明,钴基合金喷焊层主要是由γ-Co固溶体、Cr₂₃C₆等物相构成. 加入不同含量的SiC粉末后喷焊层中出现(Cr,Fe)₇C₃,CoC_x,Co₃C和少量SiC相. SEM形貌显示钴基合金喷焊层为γ-Co和γ-Co+Cr₂₃C₆亚共晶组织,随着SiC含量的增加,喷焊层组织由亚共晶向共晶及过共晶转变. 涂层的显微硬度随SiC含量的增加而增加,显微硬度在加入20%SiC时为874 HV0.5. 纳米压痕试验显示熔合线附近固溶体硬度及涂层的弹性模量随着SiC含量的增加而增加.     

基于前向神经网络的镍基合金喷焊粉的硬度预测

利用前向神经网络,对镍基合金喷焊粉的硬度进行研究。通过对实验样本的学习训练,建立镍基合金粉的硬度值与其化学成分之间的隐性函数,用此神经网络,即可预测镍基合金粉材的硬度。     

粉末等离子弧喷焊 (二)喷焊设备

随着等离子弧喷焊技术的发展和推广应用,其喷焊设备的研制和生产,近几年来也有较大的发展。国内已研制出好几种型号的等离子弧喷焊机,有的已批量生产,目前正在逐步完善之中,并朝着定型化和系列化生产发展。     

挤出机机筒粉末等离子弧喷焊

挤出机机筒（图1）是橡胶挤出机的重要零件、它图1挤出机机筒直接接触物料．其表面承受胶粒磨损和胶乳残液腐蚀．工作条件非常苛刻。目前．经氮化处理的机筒仅能连续工作三个月就要停机换件．造成很大的经济损失。为了解决机筒寿命低的问题，我们采用粉末等离子弧喷焊工艺，在机筒内表面喷焊镍基合金粉末（F102Fe，粒度为60～120目．焊前经150℃×2h烘干），来强化机筒的耐磨损和抗腐蚀性能，取得了良好效果。1加热装置机筒材料是45号钢，刚性大．喷焊时应力亦大，易产生裂纹。故应采取焊前预热、焊接过程中保温及焊后热处理的工艺方法，方…     

镍基合金火焰喷焊层气孔成因分析及预防

泥浆泵中的闸板起着调节流量的作用,由于其工况的要求,闸板必须具有耐磨损、耐腐蚀的性能,一般采用火焰喷焊的方法在闸板表面熔敷一层镍基合金,生产过程中发现,喷焊层常含有大量的气孔,致使该零件的合格率很低,且影响其使用寿命。本文对其喷焊工艺、喷焊材料、喷焊层的组织进行了研究,指出了气孔形成的原因,并提出采用二步法喷焊工艺、改手工喷焊为自动喷焊的改进措施,并进行了火焰自动喷焊机构的设计。     

等离子弧喷焊的可编程序控制系统

本文介绍了等离子弧喷焊的工艺过程及采用PC控制的硬件接口和软件编程。用PC代替原系统中的二极管矩阵单元,具有结构简单、操作容易、修改程序方便及可靠性高等特点,并且控制功能和精度均优于原系统。     

基于分形路径粉末等离子喷焊层的组织与硬度

采用粉末等离子喷焊工艺对热锻模表面进行修复与再制造,可大幅提高热锻模的使用寿命与经济性。鉴于粉末等离子喷焊层的组织和性能不均匀问题,采用S形路径和Hilbert分形路径对镍基合金粉末等离子喷焊工艺进行了研究,比较了两种路径对镍基合金等离子喷焊覆层的金相组织与硬度的影响。结果表明,与S形路径相比,Hilbert分形路径下的喷焊层组织更加一致,晶粒尺寸更加均匀,显微硬度差别更小。