碳含量对自保护明弧高铬堆焊涂层性能的影响

采用药芯焊丝明弧自保护焊方法制备了含有2.0%~4.5%C、21%~23%Cr、1.5%~1.7%Si、0.2%~0.3%B(质量分数)的耐磨涂层,对其显微组织及耐磨性进行了表征,并考察了碳含量的影响。结果表明,其显微组织由γ-Fe+α-Fe+M7C3+M3(C,B)+Si5C3+Fe4N等组成。随碳含量提高,胞状富铬γ-Fe基体数量逐渐减小,直至消失,而位于晶界区域的硬质相体积分数增加。当碳含量为3.5%时,出现15~40μm六边形初生M7C3相颗粒,Fe4N相因石墨氧化形成保护气体量增加而下降。此外,湿砂耐磨性试验结果显示,堆焊涂层磨损为磨粒微切削机制为主,但无明显的塑性变形痕迹,其耐磨性不仅取决于其初生M7C3相数量,还与其共晶组织中二次M7C3数量和形态相关。     

Ti对明弧高硼堆焊合金显微组织及耐磨性的影响

采用药芯焊丝自保护明弧焊方法制备了Cr8B4C2Ti Si高硼堆焊合金,借助光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜以及电子能谱仪,考察了Ti含量对其显微组织及耐磨性的影响。结果表明:该高硼堆焊合金中M_(23)(C,B)6相先于M3(C,B)相形成,显著抑制了γ-Fe+Fe_3(C,B)脆性共晶相的形成而改善了其韧性和耐磨性;随着Ti加入,先期析出Ti_8C_5颗粒充当初生M_2B的非均匀形核核心,促使其尺寸减小且弥散分布,也使包裹该相的M_(23)(C,B)6逐渐减少,改变为共晶M_(23)(C,B)_6;过多的Ti_8C_5相析出会耗尽熔体中过多的碳,致使初生M_2B相生长阻力减小而择优长大为板条状晶,且Ti_8C_5相吸碳生长而使M2B相胀裂。Cr8B4C2TiSi高硼堆焊合金的宏观硬度和磨损量随着钛含量增加首先轻微波动,当增至1.2%时,耐磨性最好,其磨损机理包含微观剥落和微切削两种,微观剥落为其主要磨损机制。     

钒对高铬堆焊合金层组织形态及耐磨性的影响

采用药芯焊丝自保护明弧焊方法制备了含有17%~19%Cr、3.9%~4.2%C、0.6%~0.9%Si、0~3.2%V(质量分数)的耐磨合金。采用光学显微镜、X-射线衍射仪和扫描电镜,研究了其相组成及其底层、中间和盖面层的组织形态。结果表明,随着钒含量增加,减小母材Q235A对合金层成分稀释作用的不利影响,抑制蜂窝状变态莱氏体Ld′和鱼骨状(α-Fe+M7C3+M3C)共晶等脆性组织形成,增加了初生M7C3相体积分数,提高了该相韧性。此外,湿砂磨粒磨损试验结果表明,适量钒显著改善了明弧堆焊合金的耐磨性;表面磨损形貌分析显示,微观断裂(剥落)为其主要磨损机理。     

脉冲磁场与变质处理对20Mg2Si/Al复合材料中初生Mg2Si相的影响

对比研究了未处理、脉冲磁场处理及脉冲磁场-变质剂复合处理对20Mg2Si/Al复合材料中初生Mg2Si相形貌和分布的影响,同时研究了复合处理条件下,不同磁场电压和频率对初生Mg2Si相的影响。结果表明,磁场处理和复合处理条件下,Mg2Si相尺寸均有所减小;试样从心部到边部,Mg2Si相体积分数逐渐增加,呈梯度分布,但复合处理后,Mg2Si相的梯度分布效果减弱。当磁场电压在0~300V范围内或磁场频率在1~10Hz范围内,随着磁场电压或频率增加,Mg2Si相的尺寸均先增加后减小,转折点分别为200V和5Hz,其梯度分布效果总体上逐渐减弱。试样耐磨性和硬度的变化规律与Mg2Si相的体积分数基本保持一致。     

纳米 Y2 O3 对过共晶 Fe-Cr-C 堆焊合金表面微观组织与耐磨性的影响

目的研制一种新型添加纳米Y2O3的过共晶Fe-Cr-C堆焊合金,改善堆焊合金粗大的初生M7C3碳化物,提高堆焊合金的耐磨性。方法采用明弧堆焊的方法制作堆焊合金,用金相电子显微镜对其表面微观组织进行观察,用洛氏硬度计对其表面硬度进行测量,用砂带摩擦磨损试验机对其表面耐磨性进行评价,用扫描电子显微镜对其磨损形貌进行观察。最后,利用错配度理论对M7C3的细化机理进行分析。结果过共晶Fe-Cr-C堆焊合金由初生M7C3和共晶组织(共晶M7C3、奥氏体及部分马氏体)组成。未添加Y2O3的堆焊合金初生M7C3比较粗大,其平均尺寸在22μm,硬度为55HRC,磨损量为0.85mg/mm2。经纳米Y2O3改性之后,堆焊合金的初生M7C3尺寸变小,其平均尺寸为16μm,硬度为57HRC,磨损量减少为0.59 mg/mm2,Y2O3的(001)面与正交M7C3的(100)面之间的二维错配度为8.59%。结论 Y2O3可以成为M7C3的非均质形核核心,从而细化了过共晶Fe-Cr-C堆焊合金的初生M7C3碳化物,提高了过共晶Fe-Cr-C堆焊合金表面耐磨性。     

含TiB2相Fe-Cr-Ti-B堆焊合金的显微组织及耐磨性

采用药芯焊丝埋弧堆焊方法制备含0．8％～1．2％C,7％~8％Cr,0．8％～1．0％Ti,0～1．2％B（质量分数）的Fe-Cr-Ti-B堆焊合金,借助光学显微镜、X射线衍射等分析手段,研究其显微组织及相组成,结果表明,该堆焊合金的基体组织由大量铁素体＋少量马氏体组成,而硬质相则由（Fe,Cr）3（C,B）＋TiB2＋TiC＋（Fe,Cr）2B＋（Fe,Cr）B等构成。另外,考察了碳化硼（B4C）含量对Fe-Cr-Ti-B堆焊合金硬度和耐磨性的影响,试验结果表明,含TiB2相的Fe-Cr-Ti-B堆焊合金具有优良的耐磨性;随药芯焊丝中B4C含量的增加,堆焊合金硬度及相对耐磨性先升高后降低,当其质量分数为5％时,达到最佳值。     

离心铸造原位Mg_2Si/Al梯度复合材料的组织和耐磨性

采用离心铸造法制备了原位Mg2Si/Al梯度复合材料,研究了初生相Mg2Si的梯度分布,研究了离心转速和磷变质对Mg2Si/Al梯度复合材料组织的影响及作用机理。结果表明,经过离心铸造,原位Mg2Si/Al梯度复合材料的Mg2Si增强相具有明显的U型梯度分布。离心转速越高,梯度分布越明显,相应层Mg2Si尺寸减小或碎化明显,最内层的初生Mg2Si的体积分数随之增加。磷变质的复合材料中,Mg2Si增强相呈现为细小块状,同时发现磷变质后,中间层的宽度由230μm增加到900μm左右。干滑动磨损实验发现,Mg2Si/Al梯度复合材料比HT200具有更优的耐磨性。     

多元陶瓷复合相显微组织对耐磨性能的影响

采用等离子熔覆技术制备了四种不同铬含量的Fe-Cr-B-C堆焊合金.借助OM,SEM和XRD等分析手段对合金组织和陶瓷相形貌进行分析.结果表明,熔覆层的微观组织由初生奥氏体＋共晶组织组成,合金陶瓷相由BC4＋Cr2B＋M7C3＋M23C6＋M23（C,B）6组成,硼化物呈层片状、菊花状等形态分布,陶瓷相数量随Cr元素含量的增大而增多.研究了Cr元素含量对熔覆层耐磨粒磨损性能的影响规律,熔覆层的耐磨性随着Cr元素含量的增加而提高,当Cr元素含量达到15.9%时,大量硼化物等陶瓷相弥散分布在基体中,构成良好的耐磨骨架;初生奥氏体组织均匀分布提高硬质相与基体界面的结合强度,因此其熔覆层具有最佳的耐磨性.     

Ti对Fe-B-C-Ti系堆焊层组织及耐磨性的影响

采用CO_2气体保护实心焊丝堆焊与喷射送粉的方法在Q235钢表面制备了具有一定耐磨性且无缺陷的韧化Fe-B-C-Ti堆焊涂层,通过金相组织观察,XRD, SEM,硬度测试和磨损试验研究了Ti含量对高碳高硼铁基合金堆焊层的组织及耐磨性的影响。结果表明:Ti元素可抑制过共晶高碳高硼堆焊合金组织中Fe_2B相的形态,能细化初生硼化物和共晶硼化物晶粒,使组织分布均匀,提高堆焊层的韧性。堆焊层以Fe_2B初生相和Fe_2B+(α-Fe)共晶组织为主,同时含有少量的Fe_3(B,C),此组织硬度在HRC63以上,有利于提高堆焊层耐磨性。随着Ti含量的增加,析出相尺寸减小、数量增多、且分布均匀,添加Ti元素可有效提高堆焊层的综合性能。     

冷却速度对过共晶铝硅合金凝固组织和耐磨性能的影响

试验研究了在不同的冷却速度下凝固的Al-20%Si和Al-30%Si(质量分数,下同）合金的组织和耐磨性。实验结果表明,冷却速度对过共晶铝硅合金的凝固组织和耐磨性能有显著的影响。随着冷却速度的增加,Al-20%Si和Al-30%Si合金的凝固组织组成,初生硅的形貌和尺寸都发生明显的变化：冷却速度小于0．1K/s 的炉冷试样和冷却速度小于1K／s耐火砖型铸造试样的凝固组织由（α＋Si)共晶和初生Si相组成,初生Si相呈粗大的片状,共晶Si呈针状;冷却速度约10K/s的金属型铸造试样的凝固组织由（α＋Si)共晶,枝晶状α相和初生Si相组成,初生Si相为块状或长条状,共晶Si呈细小的针状,并且凝固组织中出现的枝晶状α相;凝固速度为（10^3-10^5)K/s的过喷粉末的凝固组织也是由（α＋Si)共晶,枝晶状α相和初生Si相组成,初生Si相为块状,而喷射沉积快速凝固Al-20%Si和Al-30%Si合金的沉积组织都是由Si相和α相组成,细小的Si相均匀分布在α基体中。随着冷却速度的增加,Al-20%Si和Al-30%Si合金的凝固组织中初生硅的尺寸明显减少,磨损机制发生变化,合金的耐磨性显著增加。     

硅对自保护明弧堆焊合金Fe-Cr-C-B显微组织及性能的影响

采用药芯焊丝自保护明弧焊方法在Q235A基体上制备了Fe-Cr-C-B-Si耐磨合金.借助光学显微镜、扫描电镜、X-射线衍射仪和硬度测试等手段研究了以Fe-Si形式加入的硅含量对其组织和性能的影响.结果表明,硅含量显著影响其碳化物形貌、分布及尺寸,具体表现为硅含量提高,随之出现了硬度高达9.75～13.54 GPa的白色团状相,尺寸增大并呈聚集分布；背散射电子扫描图、电子能谱分析和显微硬度测试显示该团状相为双相复合碳化物,其内部为M23C6相,外表则是较低Cr,C元素含量的碳化物.此外湿砂磨粒磨损试验结果表明,适量硅显著改善了明弧堆焊合金的耐磨性,所含M23C6相尺寸和显微硬度明显影响其磨损失重.     

TiN对Fe-Cr-C耐磨堆焊合金组织及耐磨性影响

通过药芯焊丝的方式制备Fe-Cr-C-Ti-N和Fe-Cr-C堆焊层，讨论堆焊层中TiN对堆焊层耐磨性能和显微组织的影响. 利用洛氏硬度计检测堆焊层的宏观硬度，通过湿砂轮磨损试验机对堆焊层进行磨料磨损试验，利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、透射电子显微镜(TEM)等设备进行检测分析. 结果表明，含有TiN的堆焊层中，初生M₇C₃明显比不含TiN的组织细小，并且堆焊层硬度和耐磨性也相应提高. 通过热力学计算得出，熔池冷却过程中TiN先于M₇C₃析出. 由动力学计算可知TiN/M₇C₃的二维错配度为8.43%，TiN可做为初生M₇C₃的异质形核质点，使M₇C₃晶粒细化.     

TiB2强化高硬度高耐磨堆焊自保护药芯焊丝堆焊层性能分析

通过在Fe-Cr-C系药芯焊丝中加入不同含量TiB2粉末,制备TiB2强化高硬度高耐磨堆焊自保护药芯焊丝.借助光学显微镜、扫描电镜和X射线衍射等手段,试验研究了其堆焊合金显微组织,并考察TiB2含量对该堆焊合金性能的影响.结果表明,堆焊合金组织为初生碳化物、马氏体和残余奥氏体,同时堆焊合金中生成了大量TiC-TiB2颗粒,并且弥散分布在初生碳化物和基体上;TiB2强化耐磨堆焊药芯焊丝的堆焊合金比不加TiB2具有更高的硬度和更好的耐磨性.     

Effect of surface Cr/C infiltration on microstructure,mechanical properties and wear resistance of high chromium cast iron

A new type of high chromium cast iron (HCCI) was prepared, and its microstructure, mechanical properties, and abrasion resistance were investigated systematically. Results showed that after surface carburizing and chromizing, the microstructure of HCCI mainly consists of martensite, boride (M₂B), and carbide (M₇C₃), accompanied with a large amount of secondary precipitations M₂₃C₆. Moreover, the morphology and hardness of the carbide and boride in HCCI change little, while the volume fraction of carbide and boride increases from 16.23% to 23.16%. This effectively increases the surface hardness of HCCI from 64.53±0.50 HRC to 66.58±0.50 HRC, with the result that the surface of HCCI possesses a better abrasion resistance compared to the center position. Furthermore, the wear mechanism of HCCI changes from micro-plowing to micro-cutting with the increase of surface hardness.

     

Microstructure and wear characteristics of hypereutectic Fe-Cr-C cladding with various carbon contents

The current study used flux core arc welding to produce a series of hypereutectic Fe-Cr-C claddings with various carbon content. Depending on the carbon content, this research produced hypereutectic microstructures of γ-Fe + (Cr,Fe)₇C₃ carbides. As the carbon content of a cladding increased from 3.73 to 4.85 wt.%, the surface fractions of carbides increased from 33.8% to 86.1%. The morphology of primary (Cr,Fe)₇C₃ carbides also transited from a blade-like to a rod-like shape. With regard to wear performance, the relationship between wear resistance and hardness (H) is non-linear. However, the mean free path (λ) of primary (Cr,Fe)₇C₃ carbides must be considered. Wear resistance is proportional to H/λ. The primary carbides can prevent the eutectic colonies from selective abrasion. The rod-like (Cr,Fe)₇C₃ carbides also provide much better wear resistance because rod-like carbides have a greater hardness. After an abrasive wear process, abrasive particles cause plastic plows when the cladding has lower surface fractions of carbides. The fracture of primary carbides leads into the craters where it occurs in the worn cladding surface with higher surface fractions of carbides.     

Bi对铸造Al-Mg2Si金属基复合材料组织与干摩擦磨损性能的影响（英文）

研究不同Bi含量的添加对Al-15Mg2Si原位金属基复合材料组织与干磨擦磨损性能的影响。结果表明,Bi的适量添加对复合材料中的初生和共晶Mg2Si相具有明显的变质效果。含Bi复合材料的磨损率和摩擦系数都小于无Bi复合材料的。Bi改变了复合材料的磨损机理,1%Bi的添加使其从磨粒磨损、粘着磨损和疲劳磨损转变为微弱磨粒磨损和粘着磨损,4%Bi的添加有效地抑制了摩擦表面初生Mg2Si颗粒裂纹的产生,避免了粘着磨损和疲劳磨损,使复合材料的磨损成为单一的微弱磨粒磨损。含Bi复合材料耐磨性能的改善是Bi对Mg2Si相的变质作用和Bi颗粒自润滑作用的综合结果。     

YDCrMoV CO2气保护堆焊药芯焊丝的磨粒磨损性能

覆带式工程机械以其特有的结构特点在矿山、水利工程、道路工程发挥着巨大的经济效益。但由于其履带式行走系统在施工过程中,其引导轮与履带筋、支重轮与履带筋、托带轮与履带筋之间的不可避免地带入硬或软的沙砾,因此始终处于三体磨料磨损状态。而其履带板与矿石、砂土之间处于硬磨料或松散磨料的两体磨料磨损状态。因此其行走系统磨损严重,最终导致磨损失效。对其行走系统进行堆焊修复无疑具有重要意义。本文利用ＭＬＳ－２３型湿砂橡胶轮式磨损试验机、扫描电和透射电镜对所开发的用于履带式工程机械行走梦见堆焊修复用ＣＯ２气保护药芯焊丝的熔敷金属磨粒磨损性能进行了试验研究。结果表明,１、２号焊丝熔敷金属的磨损主要是微观切削,而３、４号焊丝熔敷金属的磨损则是多次塑变磨损机理占据主导地位。     

Effect of WC/W2C on the microstructure and abrasion resistance of high-boron hardfacing alloys

High boron hardfacing alloys reinforced with primary M₂B phases on Q235 steel plates were prepared by the method of flux-cored wire submerged arc welding. The microstructure and boride morphology were investigated using optical microscopy (OM), scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD). The effect of WC/W₂C on the microstructure was discussed. It indicated that the volume fraction of primary M₂B phases has increased due to good nucleated cores of incompletely molten W₂C particles provided by casting tungsten carbide or decarburizing reaction of WC powders. Abrasion resistance was evaluated by wet sand rubber wear tests and the wear mechanism was studied using SEM. It shows that primary M₂B grains play a key role in improving abrasion resistance.     

Microstructure and Properties of Cast B-Bearing High Speed Steel

Microstructure, mechanical properties, and wear resistance of B-bearing high-speed steel (HSS) roll material containing 0.90-1.00% C, 1.3-1.5% B, 0.8-1.5% W, 0.8-1.5% Mo, 4.6-5.0% Cr, 1.0-1.2% V, and 0.15-0.20% Ti were studied by means of the optical microscopy (OM), the scanning electron microscopy (SEM), x-ray diffraction (XRD), hardness, impact toughness, and pin-on-disk abrasion tests. The results showed that as-cast structure of B-bearing HSS consisted of α-Fe-, M₂₃(B,C)₆-, M₃(B_0.7C_0.3)-, and M₂(B,C)-type borocarbides, a small quantity of retained austenite, and a small amount of TiC. The hardness and impact toughness values of as-cast B-bearing HSS reached 65-67 HRC and 80-85 kJ/cm², respectively. There were many M₂₃(B,C)₆-precipitated phases in the matrix after tempering, and then, with increasing temperature, the amount of precipitated phases increased considerably. Hardness of B-bearing HSS gradually decreased with the increasing tempering temperature, and the change of tempering temperature had no obvious effect on impact toughness. B-bearing HSS tempered at 500 °C has excellent wear resistance, which can be attributed to the effect of boron.     

Fe-Cr-Ti-C系药芯焊丝熔覆层中硬质相生长模式

将Fe-Cr-Ti-C系耐磨药芯焊丝采用钨极氩弧焊堆焊到低碳钢表面,分析熔覆层中的物相组成,研究熔覆层中硬质相的形态分布和生长机理,探究熔覆层的耐磨性及表面硬度等力学性能变化的原因. 结果表明,药芯堆焊焊丝中的合金元素的过渡系数很高,可原位合成(Fe,Cr)₇C₃和TiC硬质相,TiC优先依附外来界面行核、长大,共晶(Fe,Cr)₇C₃硬质相则依附于初生马氏体相和TiC形核生长,点状TiC硬质相(少数为条状和十字状)弥散分布于马氏体、残余奥氏体的基体中,与网状的(Fe,Cr)₇C₃耐磨框架组成复合硬质相,提高熔覆层的耐磨性.