硬质合金复合材料管状堆焊焊条的研制

研制了一种以铸造碳化钨、烧结碳化钨等为主要硬质相(颗粒)的Fe-C合金基复合增强管状堆焊焊条,介绍了该类管状焊条的设计与制造方法,对所研制焊条的堆焊层进行了组织和性能试验。试验证明:所研制的管状焊条在性能上达到甚至优于国外同类产品水平,替代传统的管状铸造碳化钨堆焊焊条,用于堆焊石油钻井工具,使用寿命明显提高。     

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。     

保护气体对碳化钨药芯焊丝堆焊层组织及性能的影响

采用自制药芯焊丝,利用3种保护气体(纯氢气,80%Ar+20%CO2和纯CO2气体)制备碳化钨/铁基堆焊层,对不同保护气体下WC颗粒溶解扩散、堆焊层组织、硬度及耐磨性进行研究. 结果表明,采用纯氩气保护堆焊时,WC颗粒的溶解扩散层宽度约为3 μm,WC颗粒边缘以须状共晶组织为主,焊层显微硬度为790 HV±20 HV,磨损量为11.4 mg;保护气体为纯CO2时,扩散层宽约为5 μm,共晶组织形态为菊花状、鱼骨状或类团絮状,显微硬度为590 HV±15 HV,堆焊层表面磨损程度小,磨损量为4.2 mg,较纯氩气保护降低了63%倍,耐磨性相对较好.     

NbC增强Fe-Cr-C耐磨堆焊合金组织与磨粒磨损性能

以H08A为焊芯,在Fe-Cr-C耐磨合金焊条药皮中加入NbC,对堆焊层组织及NbC对堆焊层硬度和耐磨性的影响进行了研究.结果表明,NbC增强Fe-Cr-C耐磨合金的宏观硬度和耐磨性都高于Fe-Cr-C合金,宏观硬度达到61.6 HRC,比Fe-Cr-C耐磨合金提高9.6%;相对耐磨性提高60%.NbC增强Fe-Cr-C耐磨合金中NbC硬质相断面呈不规则形状,分布于M7C3之间,或镶嵌在M7C3中,以菱形或多边形居多,NbC分布不均匀,有局部聚集的区域.与Fe-Cr-C耐磨合金的共晶碳化物比较,Fe-Cr-C-NbC合金的共晶碳化物要粗大,共晶碳化物的间距也较大.     

利用等离子弧堆焊获得铁基合金+碳化钨硬质合金的复合堆焊层

利用新研制的外送碳化钨等离子弧焊枪系统 ,对F32 1铁基合金粉末和机械破碎的碳化钨硬质合金颗粒进行了堆焊 ,获得的复合堆焊层碳化钨合金颗粒分布均匀 ,堆焊层缺陷率低 ,焊道成型良好 ,碳化钨合金颗粒的质量分数可达 40 %～ 42 % ,堆焊后的碳化钨合金颗粒硬度值仍保持了原有的高硬度 ,颗粒表层重熔量小 ,合金元素扩散率低 ,获得的堆焊层胎体组织为马氏体 残余奥氏体 共晶 (马氏体 碳化物 ) ;碳化钨合金颗粒周围鱼骨状共晶没有扩散到胎体马氏体中 ,避免了复合堆焊层的整体脆化。试验对堆焊层的平均孔隙缺陷率进行了测算 ,测算结果为碳化钨合金颗粒平均孔隙缺陷率低于 1.5 % ,并对裂纹、孔隙分布及产生原因进行了分析     

等离子堆焊铌元素增强镍基合金堆焊层的组织与性能

利用等离子堆焊技术在304L钢板表面制备了添加Nb粉的Ni40合金堆焊层,并对堆焊层的微观组织、显微硬度和耐磨性进行研究。结果表明,堆焊层组织主要由γ-Ni树枝晶、枝晶间的共晶组织、弥散分布的Nb C颗粒、硼化物和碳化物等相组成。由于增强相Nb C颗粒在堆焊层中均匀分布,使Nb/Ni40复合合金堆焊层与纯Ni40合金堆焊层相比,显微硬度提高约40%(平均达到448 HV0.3),耐磨性也提高约37.5%。     

钻杆接头耐磨带堆焊药芯焊丝的研究

研制一种Fe-B-Nb-Ni系钻杆耐磨带堆焊药芯焊丝,采用CO2气体保护堆焊方法,制备Fe-B-Nb-Ni耐磨堆焊合金,利用OM,SEM,XRD等方法对堆焊合金的显微组织进行了观察分析,对堆焊层的硬度及耐磨性能进行了测试分析.结果表明,Fe-B-Nb-Ni堆焊合金耐磨性能比国外某进口药芯焊丝提高了约37％,其宏观硬度值达到HRC60.5～62.2.Fe-B-Nb-Ni堆焊合金的显微组织为马氏体+铁素体+少量渗碳体+颗粒状NbC+包晶Fe3(B,C)+共晶Fe23(B,C)6、Fe3(B,C)+少量共晶Fe2B相,其中NbC硬质颗粒弥散的分布于基体中,基体中的马氏体组织具有优异的强度和耐磨性,起到了很好的耐磨骨架的作用.Fe-B-Nb-Ni堆焊合金的磨损机理主要是犁沟式微切削和局部的硬质相剥落.     

等离子堆焊球形碳化钨颗粒增强镍基合金堆焊层的组织与性能

采用等离子堆焊技术在304L不锈钢表面上堆焊碳化钨颗粒增强镍基合金层。研究了不同碳化钨颗粒含量对堆焊层组织形态、显微硬度的影响。结果表明,堆焊层组织包括树枝晶和枝晶间多元共晶组织;堆焊层中初始碳化钨颗粒沉积在堆焊层底部,堆焊层顶部无碳化钨区域出现新的鱼骨状和块状结构。在堆焊过程中,碳化钨颗粒发生熔解并与镍基合金元素相互作用形成低熔点共晶组织,以块状和长片状析出。随碳化钨含量增加,堆焊层平均硬度增加,堆焊层顶部鱼骨状和块状结构对堆焊层硬度没有影响。     

原位合成TiC-M7C3陶瓷硬质相显微组织的分析

采用等离子弧堆焊技术原位合成TiC-M7C3陶瓷硬质相,探讨堆焊层中TiC-M7C3硬质相对堆焊层耐磨性的影响.利用X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）、能谱分析仪（EDS）、洛氏硬度计及湿砂磨损试验机等设备进行检测分析.结果表明,堆焊层是由高碳马氏体基体和大量弥散分布在基体中的TiC,M7C3陶瓷硬质相构成的过共晶组织;堆焊层表面的洛氏硬度为66.4 HRC,磨损量为0.086 g.TiC可以作为M7C3陶瓷硬质相的形核核心,提高了M7C3陶瓷硬质相的形核率,促使其晶粒细化;在TiC和M7C3陶瓷硬质相的共同作用下,Fe-Cr-Ti-C系合金比相同Cr元素含量的Fe-Cr-C系合金堆焊层的硬度更高,抗磨损性能更好.     

热处理对 D256 自制堆焊焊条堆焊层组织与性能的影响

为修复高锰钢零件在中低载荷作用下的磨损失效,在D256焊条药皮中加入一定量的钛铁、钒铁、碳化硼和稀土元素,采用手工电弧的方法,通过焊接冶金反应自发生成硬质增强颗粒,并且通过后续热处理改变硬质相在高锰钢堆焊层中的分布,以提高堆焊层耐磨性。分析了堆焊层的显微组织和力学性能。结果表明:与D256焊条堆焊层相比,添加12%Ti-Fe+12%V-Fe+6%B4C的堆焊层组织晶粒明显细化,且有一些细小的颗粒第二相生成,其硬度达到了53HRC;经过固溶时效处理后,堆焊层的组织更为细小,碳化物分布更为均匀,虽然硬度值下降到49HRC,但耐磨性有所提高。     

热绝缘剂在碳化钨电弧堆焊中的作用机理

分析了TIG碳化钨复合合金堆焊过程中,碳化钨颗粒的蚀损机理,台架实验结果表明,热绝缘剂对碳化钨硬质相的热防护作用主要发生在堆焊过程的焊条熔化阶段;一是消融隔热作用, 即包裹于碳化钨颗粒周围的热绝缘剂的分解吸热作用,降低了碳化钨颗粒在电弧高温环境中的本体温度;二是热绝缘剂分解后的残余碳延缓了碳化钨硬质相在铁基溶体中的熔损速度。     

灰口铸铁表面等离子喷焊铁基合金层组织与性能研究

采用等离子喷焊技术在灰口铸铁基体表面制备铁基喷焊层,喷焊两层时,喷焊层金属厚度可达8 mm。通过金相显微镜、X射线衍射仪对喷焊层显微组织进行观察分析,使用维氏显微硬度仪测试喷焊层金属显微硬度。结果表明:喷焊层显微组织主要为珠光体,基体上分布着大量的初生碳化物,初生碳化物多以(Cr,Fe)7C3形式存在。喷焊层硬度可达1 300 HV,是灰口铸铁基体的5倍以上。喷焊两层时,第一层喷焊金属组织中碳化物细化,硬度值降低,第二层喷焊金属受基体金属稀释程度的影响减小,组织更加均匀,硬度变化不大。     

填丝TIG焊TA15钛合金与18-8钢接头的微观组织

以铜焊丝为填充材料对TA15钛合金与18-8不锈钢进行填丝钨极氩弧焊（TIG）.利用金相显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）、电子探针（EPMA）及显微硬度计对TA15/18-8接头的微观组织、相组成、元素分布及显微硬度进行了分析.结果表明,焊缝组织为铜固溶体枝晶;TA15钛合金侧熔化未混合区为α-Ti与磷化物脆性相Ti₃P,Ti（Cu,Fe）的混合组织;18-8不锈钢侧熔合区为Fe-P共晶组织;磷在18-8不锈钢侧熔合区的聚集促进了共晶组织的形成,未参与共晶反应的铜形成团状聚集区;两侧熔合区显微硬度明显高于热影响区和焊缝,Ti₃P脆性相导致钛合金侧熔化未混合区的显微硬度最高值达720 HV0.5.     

Parameter optimization for tungsten carbide/Ni-based composite coating deposited by plasma transferred arc hardfacing

Ni-based composite coatings with a high content of tungsten carbides (Stelcar 65 composite coatings) were synthesized by plasma transferred arc (PTA) hardfacing. The welding parameters of Stelcar 65 composite coatings were optimized by orthogonal tests. The PTA welding parameters including welding current, powder feed rate and welding speed have significant influence on the tungsten carbide degradation. The values for the optimum welding current, powder feed rate and welding speed were determined to be 100 A, 25 g/min and 40 mm/min, respectively. The produced WC/Ni-based composite coatings were crack- and degradation-free. The microstructure of deposited layers, as well as the microstructure and microhardness of the optimal coating were further analyzed.     

Ti-6Al-4V合金的动态控制等离子焊接(英文)

介绍了一种新的动态控制等离子焊接工艺。该工艺能够在保持完全焊透的情况下减少对被焊材料的热输入。利用该工艺对Ti-6Al-4V合金实施平板对焊。利用光学显微镜、扫描电镜(SEM)和显微硬度计对焊接接头的显微组织、断口形貌和显微硬度进行表征。与钨极电弧焊接和常规的等离子焊接相比较,使用本工艺提高了焊接质量,其原因在于:1)由于热输入的减少,焊缝中先析出的β相晶粒大幅度减少,从而使马氏体的形成得到抑制;2)焊接接头具有更好的韧性和更高的硬度。     

低功率激光-双电弧焊接钛合金中厚板工艺及机理

采用单钨极惰性气体保护焊(single tungsten inert gas welding,STIG焊)、双钨极惰性气体保护焊(double tungsten inert gas welding,DTIG焊)、激光-STIG电弧(L-STIG)复合焊和激光-DTIG电弧(L-DTIG)复合焊4种方式对6 mm 厚TA2钛合金进行对接焊试验,实现单面焊双面成形. 结果表明,L-DTIG复合焊的电弧能量更为集中,焊接速度可达680 mm/min. L-DTIG复合焊的热输入为605.5 J/mm,仅是DTIG焊的35.5%和L-STIG复合焊的59.0%. L-DTIG复合焊接头的焊缝区晶粒细小,显微硬度可达229.5 HV. 拉伸试样在母材处断裂,接头抗拉强度优于母材. 加入激光后,L-DTIG复合焊的电弧等离子体中心导电区在xOz和yOz平面电弧分别收缩51.0%,45.5%,电弧根部收缩75.0%. 测得L-DTIG复合焊热源在工件上的电弧压力为3 465 Pa,分别是DTIG焊和L-STIG复合焊的4.17和2.25倍. 较高的电弧收缩比和电弧压力可显著提高焊接效率,降低焊接热输入.     

镁/铜异种金属激光填丝熔钎焊接特性分析

对T2纯铜板与AZ31B镁合金板以搭接接头形式进行激光填丝熔钎焊试验,研究了等热输入下激光功率对镁/铜界面附近物相结构、分布和接头性能的影响. 结果表明,在适当的焊接工艺参数下可获得成形良好并具一定强度的镁/铜搭接接头,抗剪强度最大可达164.2 MPa,为镁合金母材的64%. 激光功率较低时,镁/铜界面主要为极薄的Mg-Cu共晶组织. 当激光功率较高时,从焊缝侧到铜侧,界面组织为α-Mg+(Mg,Al)2Cu共晶组织/Mg2Cu+Cu2Mg金属间化合物/Mg-Al-Cu三元化合物/Mg2Cu+Cu2Mg金属间化合物;焊缝侧到铜侧,硬度先增大而后突然减小,再缓慢增大,结合面附近达到最大硬度165 HV. 金属间化合物是影响焊接接头性能的主要因素,接头在此处发生脆性断裂.     

TiC对铁基合金喷焊层组织与性能影响

目的研究不同TiC添加量对铁基合金喷焊层组织与性能的影响。方法采用等离子喷焊技术在Q235表面制备了铁基合金喷焊层,借助X射线衍射分析、金相显微镜、显微硬度计以及磨粒磨损试验设备,分别对喷焊层的物相、显微组织、显微硬度、耐磨性能进行测试。结果未添加TiC的喷焊层主要由马氏体、奥氏体、(Fe,Cr)_7C_3、(Fe,Ni)固溶体等物相组成,加入不同含量的TiC后,出现了TiC、TiB_2等新物相,但各试样的衍射强度均存在相应程度的降低,某些区域的衍射峰甚至消失。随着TiC含量的增加,喷焊层的硬度和耐磨性增加,但硬度和耐磨性能在TiC添加量达到一定程度(w_(TiC)3.0%)时反而降低。当TiC添加量为3%时,喷焊层的组织致密,晶粒细化,TiC弥散分布,其颗粒对喷焊层组织产生了弥散强化和细晶强化作用;显微硬度可达843HV_(0.5),较未添加TiC喷焊层提高了约300HV_(0.5),其相对耐磨性较Q235钢提高了约12倍,显微硬度与耐磨性得到显著提高。结论添加适量的TiC颗粒,可使金属基体与硬质相达到良好匹配,从而确保了喷焊层的高硬度和良好的耐磨性能。     

Postweld solution annealing effects on the ductility of ni-co-cr-base alloy gas tungsten arc welds

The welding characteristics of a commercial wrought alloy with a nominal composition of Ni-29Co-28Cr-2.75Si were investigated. Gas tungsten arc weldments with filler metal matching the chemistry of the alloy were found to have limited room-temperature ductility in the as-welded condition. Since welding is the main fabrication method of this alloy, the welding and postweld heat treatment (PWHT) characteristics were examined to provide guidelines for fabrication in the field. Metallographic evaluation revealed that the weld metal was characterized by the distribution of a continuous eutectic phase consisting primarily of (Si,Ti)_xNi_y The continuous eutectic phase in the as-welded deposit, which caused poor ductility of the welds, was successfully reduced or removed with proper PWHT. The PWHT is necessary if cold forming of a weldment is required after welding or if adequate joint ductility is a design requirement. The recommended PWHT temperature is 1050 °C.     

搭接系数对S271钢镍基堆焊层热影响区组织与性能的影响

采用脉冲钨极氩弧焊在核电用S271钢表面堆焊镍基合金,研究不同搭接系数对堆焊接头热影响区微观组织和显微硬度的影响。结果表明:不同搭接系数下热影响区组织规律一致,第二道焊道未搭接区域紧邻熔合线处组织为粗大板条马氏体;搭接区域焊趾部位微观组织为M-A组元;第一道焊道未搭接区域紧邻熔合线处组织为回火马氏体。第二道焊道与搭接区域紧邻熔合线热影响区显微硬度高于460 HV,第一道焊道未搭接区域热影响区显微硬度低于460 HV;搭接系数为50%时,第二道焊道对第一道焊道未搭接区域的回火软化作用最为明显。