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.     

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.     

高碳高铬耐磨堆焊合金组织及性能

通过焊条电弧堆焊的方式形成高碳高铬(Fe-Cr-C)耐磨合金堆焊层,分析不同碳含量对堆焊层组织、硬质相及耐磨性能的影响。结果表明:堆焊金属的组织主要为M+A+C共+C初,初生碳化物类型为M7C3;随着碳含量的增加,初生碳化物的含量增加,且其生长方向趋于垂直于母材表面;堆焊层硬度随碳含量的增加而增加,但耐磨性在碳含量达一定程度(w(C)5.6%)时反而降低。     

热处理工艺对含Y过共晶Fe-Cr-C堆焊合金组织与耐磨性的影响

制备含Y过共晶Fe-Cr-C堆焊合金,采用不同的热处理工艺,得到了不同基体的过共晶Fe-Cr-C合金。采用光学显微镜对其组织进行了观察,采用X射线衍射仪对其相结构进行了分析,采用硬度计、摩擦磨损试验机对其硬度和耐磨性进行了测定,采用扫描电镜对磨损形貌进行观察。结果表明,4种合金组织都是主要由初生碳化物以及共晶组织构成。焊态时,基体为奥氏体+部分马氏体;950℃退火后,基体为铁素体;950℃淬火后,基体为马氏体+残留奥氏体;450℃回火后,基体为回火马氏体+残留奥氏体。合金的硬度和耐磨性变化随基体组织的变化而变化,950℃退火试样硬度最低、耐磨性最差,950℃淬火试样硬度最高、耐磨性最好,450℃回火试样抗开裂性能较好。过共晶Fe-Cr-C堆焊合金的磨损机制主要是微切削和微犁削。     

高铬铸铁芯焊条堆焊层组织分析

基于焊芯过渡合金元素的技术思路,研制了高铬合金铸铁同质堆焊焊条．分析了不同药皮堆焊焊条的堆焊层组织及性能,定量表征了合金元素的过渡系数．结果表明,通过焊芯过渡合金元素的高铬合金铸铁堆焊焊条可获得组织和性能均匀的堆焊层．合金过渡系数高于85％．碱性药皮堆焊焊条堆焊层为亚共晶成分高铬合金铸铁,组织由奥氏体γ＋马氏体M＋碳化物Cr7C3组成．堆焊层硬度为44．5～56．5HRC．碱性石墨化型药皮堆焊焊条堆焊层组织由初生碳化物Cr7C3＋马氏体M＋碳化物Fe7C3＋少量石墨G组成,堆焊层硬度可达59～67HRC．     

几种表面耐磨工艺的磨料磨损实验研究

采用表面堆焊工艺制备Fe-Cr-C、Fe-Cr-C-NbC两组堆焊试样,采用感应钎焊工艺制备YG8硬质合金钎焊试样,对试样的组织和耐磨性能进行了研究。结果表明,亚共晶Fe-Cr-C堆焊合金的显微组织主要为马氏体+共晶碳化物,其耐磨性较40Cr淬火钢有一定提升。添加3%~5%的NbC后,堆焊合金层中形成大量弥散分布的块状NbC硬质相,阻碍了磨粒对基体的切削作用,其耐磨性是Fe-Cr-C堆焊合金层的3.3倍。YG8硬质合金硬度为1280HV,相对耐磨性为Fe-Cr-C堆焊合金的29.8倍,表现出极高的耐磨性。     

钒对Fe-Cr-C耐磨堆焊层性能的影响

在Fe-Cr-C耐磨堆焊合金中加入钒,研究钒对Fe-Cr-C耐磨堆焊合金焊态和焊后热处理态性能的影响.采用埋弧堆焊方法在Q235低碳钢基体上制备了堆焊层,利用光学金相、SEM分析了堆焊合金的显微组织,并进行了硬度和磨料磨损试验.结果表明,焊后加热对Fe-Cr-C耐磨堆焊合金的硬度有较大影响.经过焊后加热,基体组织的硬度降低值都大于22%,降低值最大的是不含钒的Fe-Cr-C耐磨堆焊合金,达到37.7%.焊后加热对初生碳化物M7C3的硬度影响较小,其硬度降低值为1.4%～11.3%.含0.4%V可以有效的提高Fe-Cr-C耐磨堆焊合金高温热处理后的耐磨料磨损性能.以淬火态的45钢为标样,在经过900℃焊后热处理,含0.4%V的Fe-Cr-C耐磨堆焊合金相对耐磨性为1.9,而同样条件下不含钒的试样相对耐磨性只有1.3,两者相比,含0.4%V的合金相对耐磨性提高了46%.     

Ti和Nb对铁基堆焊合金组织性能的影响

改变Ti或Nb的添加量制备Fe-Cr-C-B系铁基堆焊合金.借助扫描电镜、X射线衍射仪、洛氏硬度计和磨损试验机对堆焊合金组织性能进行测试分析.结果表明,在含Ti或Nb的堆焊合金中,初生奥氏体晶粒细化,共晶组织呈断网状均匀分布,并分别有黑色圆形或块状TiC和菱形或三角形NbC硬质相颗粒生成,添加5%Ti的堆焊合金组织最细小.TiC或NbC硬质相颗粒在组织中呈均匀弥散分布,能够作为耐磨质点与细化的初生奥氏体和共晶组织构成耐磨骨架,共同抵抗磨粒的楔入与切削作用.当Ti添加量为5%时,含Ti堆焊合金达到最优耐磨性,硬度为66 HRC,磨损量为0.048 7 g;当Nb添加量为4%时,含Nb堆焊合金达到最优耐磨性,硬度为65 HRC,磨损量为0.052 4 g.在同等条件下,含有适量Ti的铁基堆焊合金具有更优的耐磨性.     

Fe-C-Cr-V高铬堆焊合金的M7C3型碳化物及耐磨性

采用药芯焊丝埋弧堆焊方法制备含有0.9%~3.0%C,15%~20%Cr,2.0%~3.0%V的高铬合金.借助光学显微镜、扫描电镜和X射线衍射等手段,研究其显微组织及碳化物分布形貌.结果表明,其显微组织由马氏体+铁素体+奥氏体+初生M7C3+(Fe,Cr)3C+TiC等相组成.通过优化药芯焊丝组份及调整堆焊速度,获得了沿堆焊表面垂直方向定向分布的初生M7C3型碳化物,电子能谱分析显示该碳化物为(Fe,Cr,V)7C3.此外,考察了碳含量对高铬堆焊合金硬度及耐磨粒磨损性能的影响.表明其耐磨性优良,其中15~25μm M7C3型初生碳化物颗粒有效阻碍磨粒的显微切削运动,显著改善了耐磨性.     

稀土硅铁添加剂细化高铬铸铁堆焊合金

研究了稀土硅铁(RE-Si-Fe)添加剂对高铬铸铁堆焊合金组织的细化作用。采用光学显微镜对不同RE-Si-Fe加入量高铬铸铁堆焊合金的显微组织进行了观察;采用砂带式摩擦磨损试验机对其表面的耐磨性进行了评价,并采用扫描电镜对磨损形貌进行了观察;采用热力学计算和错配度计算分别讨论了Si和RE元素对高铬铸铁堆焊合金组织演变的影响。结果表明,RE-SiFe可以细化高铬铸铁堆焊合金的显微组织,提高其耐磨性。其原因为RE在堆焊冶金反应中生成的一系列稀土化合物,与M7C3型碳化物有良好的界面匹配,可以成为M7C3型碳化物的非均质化形核核心,细化了该碳化物。     

Microstructural evolution with various Ti contents in Fe-based hardfacing alloys using a GTAW technique

The aim of this study is to discuss the effect of microstructural development with different Ti contents in Fe-based hardfacing alloys. A series of Fe-Cr-C-Si-Mn-xTi alloy fillers was deposited on SS400 low carbon steel substrate using oscillating gas tungsten arc welding. The microstructure in the Fe-based hardfacing alloy without Ti content addition included: the primary γ, eutectic γ+(Fe,Cr)₃C, eutectic γ+(Fe,Cr)₂C and martensite. With increasing Ti contents, the microstructures showed the primary TiC carbide, γ phase and eutectic γ+(Fe,Cr,Ti)₃C. The amount and size of TiC carbide in the hardfacing layers increased as the Ti content increased. However, the eutectic γ+(Fe,Cr,Ti)₃C content decreased as the Ti content increased. According to the results of the hardness test, the lowest hardness value (HRC 54.93) was found with 0% wt% Ti and the highest hardness (HRC 60.29) was observed with 4.87 wt% Ti.     

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.     

Fe-Cr-C系高碳耐磨堆焊合金组织及性能

研究了Fe Cr C高碳耐磨堆焊合金的显微组织及其性能 ,对含碳量为 3 .3 4 %、4 .1 1 %、5 .1 6 %、6 .5 %的四种耐磨堆焊层微观组织及初生碳化物的形态进行了研究 ,分析了碳对微观组织和力学性能的影响。试验结果表明 ,对Fe Cr C耐磨堆焊合金 ,随含碳量的增加 ,初生碳化物数量越来越多且单个碳化物颗粒的体积也变大 ;堆焊层宏观硬度一直持续增加 ;当含碳量 <5 .1 6 %时 ,耐磨性随碳含量的增加而提高 ,但当含碳量到达一定程度时 ,耐磨性反而降低。碳对耐磨堆焊层的组织及性能起着重要作用 ;从理论上分析了湿砂磨损后耐磨面上的孔洞可能就是初生碳化物上的空洞 -晶体缺陷所在地     

Y2O3对粒状贝氏体堆焊金属相变和力学性能的影响

目的 研究稀土氧化物Y2O3对粒状贝氏体堆焊金属相转变以及力学性能的影响.方法 采用金相显微镜和场发射扫描电镜对堆焊金属的微观组织进行观察,采用金相显微镜观察并统计出奥氏体晶粒度,采用XRD对堆焊金属表面物相进行测定,采用显微硬度计和电子万能试验机测量不同Y2 O3质量分数堆焊金属的硬度和拉伸性能,采用透射电子显微镜对堆焊金属微观结构进行表征.结果 Y2O3能够有效细化堆焊金属的初生奥氏体晶粒,尺寸由51.2μm减小到40.1μm,大块先共析铁素体尺寸明显减小,组织分布均匀,且M/A岛弥散分布.堆焊金属中残余奥氏体相数量随着Y2O3质量分数的增加而逐渐降低,马氏体相体积分数增加.Y2O3的加入明显提升堆焊金属的力学性能,显微硬度由(272±13)HV提升至(312±8)HV;抗拉强度由(764±10)MPa提升至(885±12)MPa,且延伸率增加了4%.结论 Y2 O3的加入能够细化堆焊金属的初生奥氏体晶粒,促进形成均匀细化的粒状贝氏体组织,M/A岛的数量逐渐增加,且M/A岛中马氏体相数量增加,粒状贝氏体堆焊金属的力学性能显著提高.     

Fe-Cr-C系高碳高铬耐磨堆焊合金微观组织分析

研究了C元素含量6.0%左右时改变Cr元素含量和Cr元素含量40%左右时改变C元素含量两种情况下Cr及C元素各自对Fe-Cr-C合金堆焊层组织的影响.结果表明,C和Cr元素增加时,初生碳化物的量增加.初生碳化物随着C元素和Cr元素的增加,形态越来越规则,分布越来越密集,初生碳化物颗粒的单个尺寸增大.C元素含量6.0%左右,Cr元素含量增大时,初生碳化物微区Cr元素含量增加;而当Cr元素含量40%左右,C元素含量增加时,初生碳化物微区Cr元素含量反而降低.     

Microstructure and abrasive wear properties of Fe-Cr-C hardfacing alloy cladding manufactured by Gas Tungsten Arc Welding (GTAW)

A series of Fe-Cr-C hardfacing alloys is deposited by gas tungsten arc welding and subjected to abrasive wear testing. Pure Fe with various amounts of CrC (Cr:C=4:1) powders are mixed as the fillers and used to deposit hardfacing alloys on low carbon steel. Depending on the various CrC additions to the alloy fillers, the claddings mainly contain hypoeutectic, near eutectic, or hypereutectic microstructures of austenite γ-Fe phase and (Cr,Fe)₇C₃ carbides on hardfacing alloys, respectively. When 30% CrC is added to the filler, the finest microstructure is achieved, which corresponds to the γ-Fe+(Cr,Fe)₇C₃ eutectic structure. With the addition of 35% and 40% CrC to the fillers, the results show that the cladding consists of the massive primary (Cr,Fe)₇C₃ as the reinforcing phase and interdendritic γ-Fe+(Cr,Fe)₇C₃ eutectics as the matrix. The (Cr,Fe)₇C₃ carbide-reinforced claddings have high hardness and excellent wear resistance under abrasive wear test conditions. Concerning the abrasive wear feature observable on the worn surface, the formation and fraction of massive primary (Cr,Fe)₇C₃ carbides predominates the wear resistance of hardfacing alloys. Abrasive particles result in continuous plastic grooves when the cladding has primary γ-Fe phase in a hypoeutectic structure.     

硼化物强化铁基堆焊合金显微组织与耐磨性

为了提高在严峻工况条件下工作的机械零件的耐磨性,采用等离子弧堆焊技术,制备硼化物强化铁基堆焊合金。借助OM,SEM和XRD等分析手段对合金组织和硼化物相形貌进行分析,并与未加入硼的Fe-Cr-C的堆焊合金进行对比。结果表明:堆焊合金中加入w(B)4.5%可改变基体的组织组成及硼化物的数量和分布形态,从而改善耐磨性。硼化物由大量菊花状M23(C,B)6和少量块状M7(C,B)3相组成,BC4与Cr2B的数量较少。耐磨粒磨损试验结果表明:堆焊合金的耐磨性随着硼含量的增加而先增大后下降,加入w(B)4.5%的堆焊层中形成的大量高硬度硼化物分布在具有较高强韧性的马氏体和奥氏体基体上,使其具有最佳的耐磨性,其磨损量仅为未加入硼时的1/6。     

元素添加量对水等离子弧堆焊铁基合金层的影响

采用正交试验方法设计了几种铁基合金系堆焊粉末,利用水等离子火焰机在Q345钢板上进行堆焊,分析了Cr,Mo,Si,C添加量对堆焊层硬度、显微组织及磨损性能的影响。结果表明:堆焊层中含有大量的M7C3初生碳化物及共晶组织,最高硬度可达到56.8HRC,耐磨性较好,Cr和C对堆焊金属的耐磨性影响最大。试验表明,采用水等离子火焰机可以较好地进行粉末堆焊。