汽车模具钢氩弧熔覆修复涂层的组织与性能研究

以高碳铬铁、钼铁、中碳锰铁、钒铁、石墨及还原铁粉等为预制合金粉末,采用氩弧熔覆技术,在基体表面制备涂层。借助光学显微镜、显微硬度计以及磨粒磨损试验机等实验仪器对耐磨涂层的组织和耐磨性能进行研究分析。结果表明:涂层与基体的结合强度大,为冶金结合,且无气孔和裂纹等缺陷出现。生成的碳化物M_<sub>3弥散分布在涂层中,有效提高了涂层的硬度与耐磨性,其相对耐磨性是基体的13倍左右。     

焊接电流对汽车曲轴氩弧熔覆修复涂层组织与耐磨性的影响

以中碳锰铁、高碳铬铁,硅铁、碳化硼、钒铁、石墨、钛铁以及还原铁粉等作为预制合金粉末,通过氩弧熔覆技术在基体表面制备出一层耐磨性良好的涂层。同时,借助光学显微镜、硬度计以及UMT-2摩擦磨损试验机等实验仪器对耐磨涂层的组织和耐磨性能进行了研究分析。结果表明:随着氩弧熔覆电流的增加,碳化物M_(23)C_6的含量先增加后减少。在电流为150 A时,涂层中的碳化物M_(23)C_6含量达到最大,且此时碳化物M_(23)C_6的晶粒尺寸也相应达到最大。此外,随着焊接电流的增加,硬度与耐磨性都整体呈先增加后减小的变化规律。在电流为110 A时,涂层硬度最小,磨损损失高达36 mg,耐磨性最差;而当电流为150 A时,涂层硬度达到最大值,磨损损失减小到8 mg左右,此时的耐磨性达到最佳。     

Cr_3C_2对汽车模具埋弧堆焊修复层组织与性能的影响

采用药芯焊丝明弧自保护方法在模具钢表面制备了耐磨性优良的堆焊合金层。采用光学显微镜、宏观硬度计以及湿砂橡胶轮式磨损试验机等研究分析了Cr_3C_2含量对堆焊层组织与性能的影响。结果表明:Cr_3C_2含量对堆焊层组织影响明显,随着Cr_3C_2含量的增加,减小了合金元素烧损以及基体稀释等,促进了碳化物M_(23)C_6形核与长大。此外,随着Cr_3C_2含量的增加,堆焊层硬度呈递增的变化规律,而堆焊层的相对耐磨性则整体呈先增加后减小的变化规律。当Cr_3C_2含量为8%时,碳化物M_(23)C_6均匀分布于涂层中,耐磨性达到最佳。     

SiC对汽车模具激光熔覆强化涂层组织与性能的影响

采用激光熔覆方法在模具钢基体上制备高硬度高耐磨性涂层,同时借助光学显微镜、宏观硬度计以及湿砂橡胶轮式磨损试验机等对该涂层组织与性能进行研究。结果表明:当SiC含量为0%~3.5%时,奥氏体含量逐渐减少,共晶组织α-Fe+M_(23)C_6增加,初生碳化物M_(23)C_6较少。当SiC含量的增加至7%时,涂层中的显微组织主要为M_(23)C_6,且均匀分布于涂层中。随SiC含量增加到10.5%时,组织明显细化。此外,随SiC含量的增加,涂层硬度与耐磨性呈先增加后减小的变化规律。当SiC含量为7%时,其耐磨性达到最佳。     

铬铁原矿粉激光制备高熵合金复合涂层的组织与性能

目的用铬铁原矿粉快速直接制备高熵合金复合涂层,研究其组织结构及性能,提高基体表面硬度和耐磨性。方法采用激光熔覆技术在40Cr钢表面制备高熵合金复合涂层,运用金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)及硬度计、磨粒磨损机,分析高熵合金复合涂层不同深度的显微组织、物相结构及力学性能。结果高熵合金复合涂层与基体结合良好,物相结构为简单BCC结构的过饱和固溶体,显微组织为典型胞状和树枝晶组织,且原位自生形成的细小碳化物颗粒强化相弥散分布于基体。深度为0.1 mm时,复合涂层的显微组织形貌最细小,且存在一定程度的成分偏析。复合涂层显微硬度平均为6.48 GPa,为基材40Cr钢的2倍以上。高熵合金复合涂层不同深度的磨损率均低于基体的磨损率,且随着深度的增加,磨损率逐渐升高,当深度为0.1 mm时,磨损率最低,为0.17 mg/mm2,耐磨性最好。结论以铬铁原矿粉为掺杂组元,采用激光熔覆技术成功制备出掺杂原位自生颗粒强化相的高熵合金复合涂层,显著提高了基体表面硬度和耐磨性。     

B元素对Fe-Cr-C系耐磨堆焊合金组织和耐磨性的影响

采用直径为1.6 mm的细径药芯焊丝,利用CO₂气体保护焊堆焊的方法制备了含有1.0%~3.0%C(质量分数),15%~20%Cr,0%~2.0%B的高铬堆焊合金.研究了B₄C含量对堆焊合金的硬度及耐磨性的影响.结果表明,堆焊合金的硬度从57.1 HRC增加到65.2 HRC,硬度提高14.2%;堆焊层合金的相对耐磨性从3.5倍提高到18.0倍.借助光学显微镜、扫描电镜和X射线衍射等微观分析方法,研究了堆焊合金的显微组织及碳化物分布形貌.结果表明,堆焊合金的显微组织主要由铁素体+奥氏体+(Fe,Cr)₇C₃组成,加入B₄C可显著改善堆焊合金层基体组织,使碳化物(Fe,Cr)₇C₃数量增加且呈弥散分布.     

火焰喷涂碳化物涂层的耐磨性研究

对碳化物复合粉末热喷涂工艺和Ni基自熔合金粉末热喷焊工艺进行了研究，在低碳钢基体上分别采用氧-乙炔火焰喷涂Co包WC粉末、Ni包WC粉末，以及火焰喷焊Ni60、Ni60 20％WC自熔合金工艺获得耐磨合金涂层。研究了涂层的显微结构和相特征以及耐磨性。结果表明，在喷焊Ni60 20％WC粉末涂层的组织中，由于加入了WC粒子，有效改善了涂层的显微组织和性能，得到了喷焊质量和耐磨性俱佳的合金涂层。     

钒对过共晶Fe-Cr-Ni-C耐磨涂层的影响

采用反应等离子熔覆工艺制备过共晶Fe-Cr-Ni-C耐磨涂层,涂层组织主要由奥氏体和(Cr,Fe)_7C_3型碳化物以及少量的马氏体组织组成。大量硬度较高的(Cr,Fe)_7C_3型碳化物均匀分布在以奥氏体为主的基体中,使涂层兼具较高的耐低应力磨料磨损能力以及良好的抗氧化性和耐蚀性等优异的综合性能,得到广泛应用。但粗大的脆性初生(Cr,Fe)_7C_3型碳化物在磨损过程中容易发生破碎而剥落。为了提高Fe-Cr-Ni-C涂层的耐磨性,本文研究了不同钒含量对涂层组织和性能的影响。采用粉末等离子熔覆工艺,在Fe-Cr-Ni-C自熔性合金粉末的基础上分别加入2%、4%、6%、8%的钒,制备出不同钒含量的过共晶Fe-Cr-Ni-C涂层。利用光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计、磨料磨损试验等手段,对涂层的组织和性能进行分析。试验结果表明,钒主要分布在(Cr,Fe)_7C_3型碳化物中,形成强度更高的(Cr,Fe,V)_7C_3型碳化物。涂层的硬度和耐磨性随着钒含量的增加逐渐提高;当钒含量为6%时,涂层成形良好,涂层中没有发现裂纹,相对于不加钒的Fe-Cr-Ni-C涂层,耐磨性提高了1.65倍。所以在Fe-Cr-Ni-C耐磨涂层中加入适量的钒,可以增加(Cr,Fe)_7C_3型碳化物的强度,有效提高涂层的耐磨性。     

B_4C对汽车缸套激光熔覆修复涂层组织与性能的影响

采用激光熔覆方法在缸套材料表面制备出高强高硬度耐磨涂层。使用光学显微镜、洛氏硬度计、磨粒磨损试验机等仪器研究了B_4C含量对涂层组织和性能的影响。结果表明:当B_4C含量为0时,涂层组织为铁素体和指纹状的共晶组织α-Fe+M_(23)C_6或α-Fe+M_3(C,B)。当B_4C含量从0增加到9%时,初生碳化物M_(23)C_6含量与晶粒尺寸都增大,而涂层硬度与耐磨性则先增加后减小。当B_4C含量为0时,其耐磨性只有基体的10倍左右。当B_4C含量为6%时,其相对耐磨性大大增加,是基体的28倍左右。     

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。     

预制层中合金粉末粒度对WC/钢基表层复合材料的表面质量和组织的影响

以高铬钢为基材、WC颗粒为增强颗粒,通过在预制层中加入不同粒度的高碳铬铁粉末对铸渗效果尤其是铸渗层的界面进行控制,重点研究预制层中的合金粉末粒度对表层复合材料表面质量和组织的影响。结果表明,随着高碳铬铁粉末粒度的减小,铸渗层的厚度呈递增趋势,表面质量也日趋完好,当粉末粒度为200~320目时,所制备出的表层复合材料铸渗层完整,无裂纹,铸渗层的厚度为3mm。表层复合材料的组织研究结果表明,随着高碳铬铁粉末粒度的减小,过渡层变化逐渐变平缓,而WC颗粒在基体中的溶解程度呈加剧趋势。     

不同厚度的数控机床滑枕用球铁组织和力学性能研究

采用中频感应炉冶炼了机床滑枕用的QT600-3球墨铸铁,并铸造成不同厚度的试块,采用光学显微镜对试样组织进行了观察,对其拉伸性能和硬度进行了检测。结果表明,随着试块厚度的增加,分布在球墨铸铁基体上的石墨尺寸逐渐增加,数量逐渐减少,形态恶化,逐渐由细小均匀分布的球状转变为团絮状;基体中珠光体含量逐渐减少,铁素体含量增加,当厚度达到100 mm以上时,基体组织中珠光体含量大幅减少,可以得到近乎全铁素体基体的球墨铸铁;抗拉强度和硬度几乎呈线性降低;伸长率则先不变后升高,厚度为100 mm时获得最大值,当厚度进一步增加时伸长率则有所下降。     

脱β层厚度对CVD涂层硬质合金性能的影响

通过对WC-TiC-(Ta,Nb)C-Co硬质合金在1 300～1 380℃的渗氮气氛处理和随后的脱N烧结制得了不同脱β层厚度的合金基体,通过化学气相沉积(CVD)工艺制成从内到外依次为TiN/MT-TiCN/Al2O3/TiN的涂层硬质合金。采用光学显微镜、扫描电镜和能谱仪、抗弯(TRS)和切削试验对合金基体涂层前后的组织特征与性能进行了研究。结果表明,随着脱β层厚度的增加,试样涂层前后的抗弯强度均增加,在厚度达到20μm以上时,增加不明显。CVD涂层硬质合金可转位刀片的抗冲击性能也有相应的规律,而耐磨性则基本上保持一致。     

铬铁原矿粉掺杂制备CrFeNiSiAl0.5高熵合金涂层及其组织性能

目的 以40Cr钢为基体,制备掺杂铬铁原矿粉的CrFeNiSiAl0.5高熵合金涂层,提高其硬度与耐磨性.方法 在Cr、Fe、Ni、Al、Si纯金属粉末中掺杂铬铁原矿粉,矿粉有效原子数分数为0％、5％、10％、15％时,采用激光熔覆技术,在40Cr钢基体上制备CrFeNiSiAl0.5高熵合金涂层.利用X射线衍射仪、金相显微镜、扫描电子显微镜,表征高熵合金涂层的物相结构及微观组织.利用硬度计、磨粒磨损机,对涂层的硬度及耐磨性能进行表征.结果 不含铬铁原矿粉时,高熵合金涂层为单一的BCC相,铬铁原矿粉为10％时,出现FCC相.高熵合金涂层微观组织以胞状树枝晶为主,涂层与结合区存在明显分界,与基体呈良好的冶金结合.不含铬铁原矿粉时,高熵合金涂层平均硬度值为643.5HV;铬铁原矿粉为15％时,涂层平均硬度值为838.1HV,是基体的3.4倍.磨损率随铬铁原矿粉占比的增加而降低,铬铁原矿粉有效原子数分数为15％时,磨损率约为0.14 mg/mm2,耐磨性能最好.结论 在40Cr钢基体上成功制备出了以铬铁原矿粉为掺杂组元的高熵合金涂层,铬铁原矿粉的掺入,提升了CrFeNiSiAl0.5高熵合金涂层的硬度与耐磨性.     

Y2O3对原位自生TiC增强Ni基涂层组织和性能影响

采用氩弧熔覆的方法,以Ni60A自熔性合金粉末为粘结相,添加Ti粉、C粉和不同含量的稀土氧化物Y₂O₃,在16Mn钢基体上制备出TiC陶瓷颗粒增强金属基熔覆涂层. 运用XRD, SEM等手段对复合涂层的显微组织进行表征和分析,并对熔覆涂层的硬度及耐磨性进行了测试. 结果表明,适量添加Y₂O₃可以使涂层组织中枝晶的方向性减弱、同时细化涂层组织,使涂层组织更加均匀,涂层的硬度和耐磨性有显著提高. 添加2% Y₂O₃熔覆涂层的组织为最细,涂层具有较高的显微硬度和良好的耐磨性能.     

H13钢表面激光熔覆NbC/Ni60复合涂层组织及高温耐磨损性能

目的 研究NbC颗粒的加入量对H13钢表面激光熔覆NbC/Ni60复合涂层的组织、硬度和耐磨性的影响。方法 将Ni60合金粉末与NbC碳化物粉末球磨混合,采用激光熔覆技术,在H13钢基体表面制备不同NbC含量(质量分数分别为0%、10%、20%、30%)增强的NbC/Ni60合金复合涂层。采用电子扫描显微镜(SEM)、X射线衍射仪对复合涂层的微观组织和物相进行分析。借助显微硬度计,研究复合涂层的截面显微硬度分布规律。采用高温摩擦磨损试验机测试复合涂层在真空400℃下的摩擦磨损性能。结果 在激光熔覆NbC/Ni60复合涂层中,物相主要由γ-(Ni, Fe)固溶体、Ni₂Si、CrB、Cr₂₃C₆、NbC组成;熔覆层以胞晶和枝晶为主,NbC含量对复合熔覆层组织及形态具有显著影响,加入少量NbC可使熔覆层组织细化;在NbC的质量分数为20%时,大量弥散的Nb C颗粒在枝晶间呈聚集趋势;在NbC的质量分数为30%时,熔覆层中NbC相呈现块状、花瓣状形貌。NbC/Ni60复合涂层的硬度显著高于H13钢基体,随着NbC含量的增加,N...     

Nb、V、Ti加入量对高铬铸铁组织及磨损性能的影响

为提高金属材料的耐磨性,以高铬铸铁为实验基材,采用多元合金化法制备了实验材料,并观察与测试了实验基材和合金元素Nb、V、Ti不同加入量时材料的铸态组织和冲击磨损率。结果表明:实验基材的铸态组织为粗长条状奥氏体+粗大的六角形M_7C_3碳化物组成,其冲击磨损率最大,高达6.9 mg/min;随着合金元素的加入量分别在0.10%~0.70%之间逐步增加,实验材料的铸态组织主要由奥氏体+M_7C_3碳化物+Nb C、VC和Ti C碳化物组成。合金元素的加入量分别为≤0.20%时和≤0.70%时的铸态组织较为粗大,相应的冲击磨损率也较大,分别为5.4 mg/min和6.3 mg/min;当合金元素的加入量分别为0.40%时,奥氏体呈细短的条状,M_7C_3型碳化物呈圆钝短小的条或块状,Nb C、VC和Ti C碳化物呈微小的颗粒状均匀的分布在基体中,其冲击磨损率最小,仅为4.5 mg/min,冲击耐磨性相对于实验基材提高了1.5倍以上。     

40Cr钢表面激光熔覆金属陶瓷复合涂层的组织和性能

以WC、TiC、Co以及Co50合金粉末为原料,在40Cr钢表面制备了WC/Co、WC/Co50以及WC-TiC/Co50金属陶瓷复合涂层。使用X射线衍射（XRD）、金相光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）和EDS能谱,对熔覆层的显微组织和物相构成进行分析。结果表明,在选择适当的激光熔覆工艺条件下,制备的WC/Co50和WC-TiC/Co50复合涂层表面形貌良好,平整连续且无宏观裂纹。硬度测试和摩擦磨损试验表明,复合涂层具有高的硬度（涂层平均显微硬度1126.7 HV0.2以上,涂层表面硬度可达66.2 HRC以上）和良好的耐磨性,其磨损量相比40Cr钢基材分别下降了54%和66%。分析认为,熔覆层硬度和耐磨性提高的原因在于熔覆层中存在大量WC、TiC以及反应生成的W₂C、Fe₃W₃C等碳化物增强相,且均匀分布于基体中。     

Ti-C-Fe体系中Fe含量对铸铁表面涂层性能的影响

以灰铸铁为基体、Ti-C-Fe粉末体系为表面预制涂层材料,采用真空消失模铸造与自蔓延相结合的方法制备TiCp表面复合材料,通过改变预制粉体中Fe含量研究表面涂层的组织和性能。结果表明,铁基表面涂层主要由TiC与Fe相组成,而且涂层表面自生的TiCp呈近球形,分布均匀,与基体结合良好。TiCp的尺寸随涂层中Fe含量的增加而减小,但涂层硬度与耐磨性却先降低后提高,其中涂层最高硬度(HRC)可达到59.8。     

激光熔覆FeCrNiMo-WC复合涂层的组织与耐磨性能

采用激光熔覆技术在Q235钢表面制备了WC陶瓷颗粒增强FeCrNiMo-WC多主元合金复合涂层。通过相组成分析、显微结构表征、力学性能测试和摩擦磨损实验等研究了WC含量对涂层组织和耐磨性能的影响。结果表明：涂层主要物相除了FCC+WC以外，还存在网状的共晶组织，由FCC与M₆C碳化物相呈层片状交替分布，片层间距约100 nm;随着WC含量的增加，共晶组织体积分数增加，涂层逐渐形成共晶组织+WC陶瓷颗粒的微观组织结构；WC陶瓷颗粒的加入显著提高了涂层的硬度和耐磨性，当WC含量为40 mass%时，涂层硬度为55.9 HRC,此时涂层耐磨性能最好，最小体积磨损率为2.17×10^-5 mm³/(N·m)。涂层中大颗粒WC以及软硬交替的FCC+M₆C共晶体，协同提高了涂层的硬度和强韧性。同时M₆C相具有减磨作用，使得涂层摩擦系数逐渐降低，磨损失效形式由粘着磨损向磨粒磨损过渡。