Fe—Cr—Mn—B系耐磨合金堆焊焊条的研制

研制的Ｆｅ－Ｃｒ－Ｍｎ－Ｂ合金系列耐磨堆焊层由奥氏体与硼化物共晶体组成，常温下的耐磨性是高锰钢的三倍左右，该系焊条不但具有良好的机加工性能，具有良好的加工硬化效应。     

Fe-C-B堆焊合金的组织及性能的研究

在条件相同情况下，利用合金硼化物代替合金碳化物作为耐磨合金的耐磨相，既可进一步提高耐磨合金的硬度和耐磨性，还可减少其它贵重、稀缺合金元素的加入量。本文在排除其它合金元素影响的情况下，研究了不同硼含量对Ｆｅ－Ｃ－Ｂ耐磨堆焊合金的组织及性能的影响。研究表明，随着堆焊合金中硼含量增加，堆焊合金组织发生变化，组织中先后出现了作为耐磨相的Ｆｅ３（Ｃ，Ｂ）、Ｆｅ２３（Ｃ，Ｂ）６和Ｆｅ２Ｂ等碳、硼化物，随着其数量的增加，堆焊合金的硬度和耐磨性显著提高，其共晶组织具有最佳的抗冲击韧性。对研究含硼耐磨合金堆焊焊条提供了理论依据。     

Fe－Cr－Mo－B系耐磨堆焊焊条的研究

为寻求高性能的耐磨堆焊焊条，在大量试验的基础上，获得了工艺性能良好的Ｆｅ－Ｃｒ－Ｍｏ－Ｂ系耐磨堆焊焊条。在此基础上着重研究了Ｃｒ、Ｂ等合金元素对堆焊层组织和性能的影响。在本次试验条件下，其常温耐磨性能是堆６６７的２～３倍。该系焊条还具有良好的红硬性，７００℃时硬度可达ＨＶ３０６．４。     

Fe—Cr—Mo—B系耐磨堆焊焊条的研究

为寻求高性能的耐磨堆焊焊条，在大量试验的基础上，获得了工艺性能良好的Ｆｅ－Ｃｒ－Ｍｏ－Ｂ系耐磨堆焊焊条。在此基础上着重研究了Ｃｒ、Ｂ等合金元素对堆焊层组织和性能的影响。在本次试验条件下，其常温耐磨性能是６６７的２￣３倍。该系焊条还具有良好的红硬性，７００℃时硬度可达ＨＶ３０６．４。     

热轧辊耐磨堆焊焊条的研制

本文研究了一种用于热轧辊堆焊的耐磨堆焊焊条，通过反复调整焊条药皮组成，找了适合轧辊堆焊的合金系。通过堆焊层的金相显微分析及Ｘ－射线物相分析表明：新研制的热轧辊耐磨堆焊合金的组织为马氏体加残余奥氏体加碳化物。     

对辊破碎机耐磨堆焊焊条的研制

研制了一种用于对辊破碎机耐磨堆焊焊条,通过反复调整焊条药皮成分,找到了适合对辊破碎机机齿堆焊的合金系。通过堆焊层的金相显微分析及Ｘ射线物相分析表明：新研制的对辊破碎机耐磨堆焊焊条组织为马氏体＋碳化物＋残余奥氏体,堆焊层的硬度在ＨＲＣ６４～６５之间,耐磨试验和工业试验证明,对辊破碎机堆焊合金的耐磨性能优良,是３５ＣｒＭｏＴｉ钢的８．６倍,比未堆焊的破碎机使用寿命提高７．８倍     

TiC-NbC超硬质相耐磨堆焊焊条的研究

本文采用廉价钛铁、铌铁和含碳材料等．以焊条药皮合金化，通过电弧冶金反应，获得含TiC、NbC超硬质相的堆焊层。极大地提高了堆焊层的耐磨性。研制出含TiC－NbC新型耐磨合金堆焊条。具有广泛地应用前途。     

对辊破碎机耐磨准焊焊条的研制

研制了一种用于对辊破碎机耐磨堆焊焊条,通过反复调整焊条药皮成分,找到了适合对辊破碎机机齿堆焊的合金来,通过堆焊层的金相显微分析及Ｘ射线物相分析表明：新研制的对辊破碎机耐磨堆焊焊条组织为马氏体＋碳化物＋残余奥氏体,堆焊层的硬度在ＨＲＣ６４－６５之间,耐磨试验和工业试验证明,对辊破碎机堆焊合金的耐磨性能优良,是３５ＣｒＭｏＴｉ钢的８．６倍,比未堆焊的破碎机使用寿命提高７．８倍。     

铬含量对Fe-Cr-B堆焊合金显微组织及耐磨性的影响

目的在Fe-x Cr-3.5B-0.1C药芯焊丝中加入不同含量的铬,了解铬含量对堆焊合金硼化物形貌以及耐磨性能的影响。方法采用CO_2气体保护堆焊的方法在Q235钢基板上制备Fe-Cr-B系耐磨合金,利用光学显微镜、XRD、SEM等方法观察堆焊合金层的显微组织结构,以及湿砂橡胶轮磨粒磨损试验机对堆焊层进行磨粒磨损试验。结果堆焊合金层主要由铁素体枝晶、马氏体、珠光体和硼化物组成,硼化物随着Cr含量的增加发生Fe_2B到M_2B(M=Fe,Cr)的转变,它主要分布在金属基体的连续网状和鱼骨状结构中。凝固过程中,当Cr质量分数大于9%时,首先形成初生M_2B颗粒,随后形成共晶的M_2B和BCC结构的Fe基固溶体,这种共晶的微观结构主要由基体和长条状的M_2B硼化物组成。从Cr与(Fe,Cr)的原子数分数比值可以看出,硼化物发生从Fe_2B→(Fe,Cr)_2B→(Cr,Fe)_2B的转变。铬含量对Fe-Cr-B系耐磨堆焊合金的组织、硼化物形貌有较大影响。由于硼化物空间结构的变化,硼化物的显微硬度会随着铬原子进入Fe_2B而逐渐提高。结论随Cr含量的增加,及共晶硼化物硬质相的析出,堆焊合金的硬度和耐磨性呈现持续提高的趋势。当Cr含量为20%时,合金中生成的长条状M_2B相作为耐磨骨架无序的分布且镶嵌于基体中,合金耐磨料的磨损性能比Cr含量为9%时的提高了约7.4倍。     

原位合成Fe基陶瓷硬质相的研究

通过调节Cr、V元素在Fe-Cr-V-C系合金成分中的组成,以及整个合金体系在焊条药皮中的比例,研究了一种通过手工电弧焊的焊条药皮过渡合金到堆焊层,在堆焊层中原位合成陶瓷硬质相的耐磨焊条。对所配焊条进行手工堆焊,通过硬度和磨损试验得到宏观性能的规律,并利用XRD、EDS和SEM分析了堆焊层的物相组成、组织形态及分布情况。结果表明,堆焊层的力学性能随着铬、钒含量的增加而变化,当铬在焊条药皮中含量为17.4%、钒含量为11.6%时,堆焊层硬度和磨损性能达到最佳值,且有较好的抗裂性。堆焊层中碳化钒的形成数量随V含量的增大而增加,多数呈点状,少数呈十字状、棒状,弥散分布在马氏体+残余奥氏体基体中,与晶界分布的网状(Fe,Cr)7C3耐磨骨架构成复合相,显著提高了堆焊层的耐磨性能。     

超硬质相在高温磨损中的行为及抗磨性

通过高温硬度、高温磨损试验,研究了铁基Ｃｒ－Ｍｏ－Ｗ－Ｖ－Ｎｂ系高温耐磨料磨损等离子弧粉末堆焊合金,可以替代价格昂贵的镍基和然基等离子弧堆焊合金。同时系统地研究了合金元素及其硬质相在高温磨损中的行为及堆焊合金抗磨性。即Ｃｒ７Ｃ３「（Ｃｒ,Ｆｅ）７Ｃ３」、ＣｒｅＣ「（Ｃｒ,Ｆｅ）３Ｃ」、ＷＣ、Ｗ２Ｃ、ＮｂＣ、Ｖｃ硬质相对堆焊层的组织、硬度和耐磨性的影响规律。结果表明：硬质相的形态、数据和大小不同对堆     

金刚石与硬质合金的复合堆焊研究

为了提高钢齿牙轮钻头齿面的抗磨损能力,以钢齿牙轮钻头用钢20Ni4Mo作为试验用材,分别采用进口硬质合金焊条、自制的含有金刚石与球形硬质合金的管装焊条,以氧乙炔焰为焊接热源进行堆焊,并对堆焊层做剪切试验和耐磨性对比实验。试验表明:耐磨层与基体的结合强度为625 MPa,高于牙轮钻头正常工况剪切强度500 MPa的要求。含金刚石的复合堆焊层与用进口硬质合金焊条堆焊的堆焊层相比,只要焊条配方选择合适,焊接工艺得当,其耐磨性能将远好于后者。     

钎焊法制备硬质颗粒复合材料的耐磨性和磨损机理

为了提高硬质颗粒复合合金材料的耐磨性并揭示其与界面结合、微观组织及磨损机理之间的关系,本文设计并通过钎焊法,在普通铸钢件表面制得了厚度可达30mm的WC颗粒增强铜基合金覆层,测试分析了上述各种因素对此覆层耐磨性的影响.力学性能测试表明:该覆层与钢母体结合强固,且具有良好的综合性能.SEM观察和能谱分析说明:复合合金层组织由弥散强化铜基合金基体与WC颗粒相组成,且二者形成了强有力的反应性结合.磨料磨损试验证明:该复合合金在二体和三体磨损条件下均有较高的耐磨性,与低合金钢的切削和犁沟变形应变疲劳以及高铬铸铁的切削磨损机理不同,该复合合金与切削及脆性剥落两大磨损机理相对应.     

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。     

WC颗粒增强铜基合金覆层用钎料的研究

研制了一种新型钢用WC颗粒增强铜基合金覆层用的CuMnNiCr多元铜基钎料,对该钎料的熔化特性、钎料组织、钎焊工艺及力学性能进行了研究,并通过优化的钎焊表面合金化工艺,在普通铸钢件表层制得了WC颗粒增强铜基合金耐磨覆层.研究结果表明,与普通的CuZnNi、CuMnNi合金钎料及NiCrBSi高温自熔合金钎料比较,CuMnNiCr多元合金钎料由于多种强化机制而具有优良的综合力学性能.此外,该钎料还具有优异的钎焊冶金特性、致密的冶金结合界面以及较高的界面结合强度.使用该钎料制备的复合覆层具有良好的综合性能.SEM,EDS及XRD分析表明:该复合覆层与钢母体结合牢固;覆层内合金基体与WC颗粒形成了冶金结合,WC的体积分数可达54%,复合覆层组织由α-Cu固溶体基体、α-Cr与MnNi弥散硬化相及WC硬质相组成.磨损实验证明,该覆层的耐磨性远优于30MnSiTi马氏体低合金钢.     

W对Fe-Cr-C-W-B系堆焊合金组织和性能的影响

机械设备的使用寿命会因为磨损而减少,因而应该提升材料耐磨性能以提高机械设备的使用时间. 利用埋弧焊机采用明弧堆焊的方法制备Fe-Cr-C-W-B堆焊合金,在一定试验条件下分析了改变药芯焊丝中W的质量比例后堆焊合金硬质相的数量以及耐磨性能的变化情况. 结果表明,当W含量提高后,堆焊层中硬质相的所占比例增加,从而显著改善其硬度和耐磨性能. 在堆焊层金属W质量分数为2.73%时,堆焊层主要含钨硬质相为FeWB,Fe₂W,FeW₃C. 当堆焊层金属W含量在5.47%时堆焊层耐磨性能达到最佳,磨损量为0.382 5 g,洛氏硬度为61.63 HRC. 当堆焊层金属W含量为6.35%时,堆焊层洛氏硬度达到最高为64.22 HRC,磨损量为0.418 2 g,由于堆焊层的淬硬性增加,在磨损过程中硬质相易脱落,导致耐磨性能稍有下降. 为了获得更好的耐磨性能,W质量分数应控制在5.47%左右.     

氧乙炔火焰喷焊制备自熔性合金涂层及其性能研究

目的研究镍基自熔性合金喷焊涂层成形机理,比较不同合金材料制备涂层的综合性能,以获得综合性能最佳的喷焊材料。方法以四种不同成分的镍基自熔性合金粉末作为喷焊材料,通过氧乙炔火焰在45钢基材表面进行喷焊。使用金相显微镜、X射线衍射、扫描电子显微镜等对喷焊层进行显微结构分析,并利用维氏硬度计、磨损试验机等对喷焊涂层性能进行对比分析。结果氧乙炔火焰制备的涂层与基体呈现良好的冶金结合,涂层和基体在喷焊过程中发生元素扩散,生成了金属间化合物,基体的整体性能有显著改善。随着材料中Cr、B、Si等合金元素含量的增加,喷焊时涂层中生成的BCr、Ni17Si3等共晶硬质相含量上升,促使涂层的显微硬度、耐磨性能等得到显著提升。其中,Ni60A涂层提升最为显著,其涂层硬度相当于基体硬度的2.5倍,耐磨性为基体的18.1倍。Ni25A涂层提升最小,其显微硬度是基体的1.3倍,耐磨性是基体的6.6倍。结论喷焊状态下的Ni60A涂层与基体冶金结合良好,涂层表面质量好,涂层性能最佳。     

氧乙炔火焰喷焊镍基复合涂层的显微组织和腐蚀性能研究

目的 研究Ni60和Ni60WC喷焊涂层的显微组织、防腐和耐磨性能及其腐蚀机理,为恶劣工况下服役的零件选择合适的喷焊涂层提供参考.方法 采用氧乙炔火焰喷焊工艺在16Mn钢基体上制备Ni60和Ni60WC涂层,用X射线衍射仪、金相显微镜和扫描电子显微镜分析了喷焊涂层的相结构和显微组织,并采用电化学工作站、盐雾腐蚀试验机、磨粒磨损试验机测试了两种喷焊涂层的防腐和耐磨性能.结果 喷焊层与基体间都存在冶金结合层和热影响区,Ni60涂层的显微组织为NiCr固溶体基体上弥散分布着大量细小粒状和杆状碳化物和硼化物.Ni60WC喷焊涂层组织中,除了具有与Ni60涂层类似的基体相和细颗粒硬质相外,还较均匀地分布着不同尺寸的WC颗粒.Ni60和Ni60WC涂层的磨损率分别为16Mn钢的8.3％和2.3％,自腐蚀电流密度分别为16Mn钢的1.0％和7.6％.另外,基体相和硬质相之间的电偶腐蚀是两种镍基喷焊涂层的主要腐蚀机理.结论 这两种镍基喷焊涂层均能显著提高16Mn钢的抗磨和防腐性能,其中,Ni60喷焊涂层耐腐蚀性更好,Ni60WC喷焊涂层耐磨损性能更好.     

电弧堆焊轻质多主元合金熔覆层的组织和力学性能

轻质多主元合金是一种新型的轻质合金,拥有独特的晶体结构以及力学性能,在航空航天领域具有极大的发展潜力。本文采用电弧堆焊的方法在TC4钛合金表面制备Al-Ti-Cu轻质多主元合金熔覆层,堆焊材料为Al-Ti-Cu绞股焊丝,制备出的熔覆层与基体呈现出良好的冶金结合,进一步拓宽了轻质多主元合金的应用。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)对熔覆层的组织和力学性能进行了研究。借助密度测试仪、维氏硬度仪、摩擦磨损测试仪、万能力学性能测试机对熔覆层的密度、硬度、耐磨性和强度进行研究。结果表明,熔覆层主要存在BCC结构的AlCu_2Ti相和少量的CuO相和Fe_2Ti_3O_9相。熔覆层枝晶形态整体呈现为花瓣状。在室温下,熔覆层的平均硬度为340.8 HV,熔覆层干摩擦磨损失效形式为粘着磨损和氧化磨损;熔覆层耐磨性强于45钢、磨损体积是45钢的85%。熔覆层密度为4.88 g/cm~3,压缩率为26%,压缩强度为1 187 MPa,比强度约为2.661×10~5(N·m~(-2))/(kg·m~(-3))。接近Ti合金的比强度,属于比强度较高的轻质合金。     

多元硬质合金覆层材料力学性能的研究

为提高钢材表面的耐磨损和耐腐蚀能力,以Mo粉、Fe-B合金粉和Fe粉为基本原料,加入WC、Cr3C2、TiC等碳化物硬质相和C、Ni、Cr等合金元素,采用真空液相烧结工艺,在Q235钢基体上制备多元硬质合金覆层材料.对覆层材料进行了洛氏硬度测试及弯曲强度测试,结果表明:CW系覆层材料的硬度达到HRA84.8,是Q235钢基体硬度的2.3倍;CW系覆层材料的弯曲强度值达到1175.52MPa,是Q235钢基体弯曲强度的1.4倍;掺加碳化物硬质相显著提高了Mo2FeB2硬质合金覆层材料的硬度和弯曲强度.利用扫描电镜观察了硬质合金覆层以及覆层-钢基体界面的微观组织结构,发现硬质合金覆层内部组织结构致密,覆层与钢基体之间形成了具有一定厚度的过渡层.