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含量的增大而增多. 此外,研究了Cr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含量的增加而提高,当Cr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.     

Development of Fe-based Wear Resistaht Composite Material Containing Boron

采用等离子熔覆技术制备硼化物强化铁基堆焊合金,借助OM、SEM和XRD等方法对合金组织和硼化物相形貌进行了分析,并与未加入硼的Fe-Cr-C堆焊合金进行对比.结果表明:向堆焊合金中加入2.5％硼,能诱发基体的马氏体转变,使堆焊层形成大量硼化物,从而改善耐磨性;硼化物由大量层片状M23(C,B)6和少量蜂窝状M7(C,B)3相组成,BC4与Cr2B的数量较少;加入2.5％硼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上,使其具有最佳的耐磨性.     

含硼铁基耐磨复合材料的研制

采用等离子熔覆技术制备硼化物强化铁基堆焊合金,借助OM、SEM和XRD等方法对合金组织和硼化物相形貌进行了分析,并与未加入硼的Fe-Cr-C堆焊合金进行对比。结果表明:向堆焊合金中加入2.5%硼,能诱发基体的马氏体转变,使堆焊层形成大量硼化物,从而改善耐磨性;硼化物由大量层片状M23(C,B)6和少量蜂窝状M7(C,B)3相组成,BC4与Cr2B的数量较少;加入2.5%硼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上,使其具有最佳的耐磨性。     

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。     

核阀密封面激光熔覆无钨低碳中钴合金粉末

在0Cr18Ni12Mo3Ti不锈钢核阀试样表面进行了FCo-5合金粉末的单道激光熔覆。研究了熔覆层的显微组织特征、相结构,并讨论了与显微硬度的对应关系。试验结果表明:具有无钨低碳中钴特点的FCo-5合金粉末激光熔覆层与基体达到了良好的冶金结合;熔覆层组织主要为γ-Co奥氏体枝晶、枝晶间大量共晶组织及原位生成的Cr23C6颗粒相;熔覆层横截面显微硬度曲线呈"类M型"分布,最低硬度值较基体提高了192 HV0.2以上;弥散分布的Cr23C6颗粒对提高密封面的耐磨性非常有利。FCo-5合金粉末熔敷金属符合核阀密封面堆焊材料的技术要求,可以替代高钴含量的Stellite合金,并有益于减少二次污染、降低核阀成本。     

Fe-Cr-C-B-Nb堆焊合金的显微组织和耐磨性

采用明弧自保护法制备Fe-Cr-C-B-Nb系耐磨堆焊合金,借助光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等手段,分析堆焊层中的物相组成,探究熔池中硬质相析出顺序,研究B和Nb元素含量对其显微组织和耐磨性影响. 结果表明,制备的堆焊合金显微组织为马氏体+残余奥氏体+ M23(C,B)6+NbC,NbC先于M23(C,B)6生成. 当堆焊层中B元素含量为0.21%,Nb元素含量为1.44%时,可以使堆焊合金有较高的硬度和耐磨性. 洛氏硬度可达69 HRC±1.5 HRC,磨损量为0.037 6 g. 过量的B元素不利于NbC析出,而使Nb元素固溶强化硼化物和基体. 耐磨性试验结果表明,M23(C,B)6和NbC两种硬质相显著改善了Fe-Cr-C-B-Nb系堆焊合金的耐磨性.     

热处理对新型含硼低碳高锰合金组织影响的热力学分析

研究了一种新型含硼低碳高锰合金并讨论了热处理对其组织的影响。研究表明,合金铸态组织由铁素体基体（少量残留奥氏体）、M2B硼化物、M23（C,B）6以及Ti（C,N）相组成,且硼化物呈断续网状分布;高温淬火后基体并没有发生马氏体相变,基体中残留奥氏体的含量增加,硼化物因部分溶解体积分数减少,且硼化物的分布更加弥散。从热力学角度分析了热处理对合金组织的影响。     

Cr12MoV模具钢激光熔覆Ni基、Co基合金的组织与性能

利用5kW的横流CO2激光器在Cr12MoV钢表面分别熔覆Stellie6和Ni60合金粉末，并利用X射线衍射、光学显微镜分析了合金熔覆层的金相组织和相组成；测量了合金熔覆层的显微硬度，并用M-200环-块磨损试验机研究了其磨损性能。结果表明，激光处理层存在熔覆区、结合区和基体热影响区三个区域。由于基材为淬火组织，故在热影响区中存在二次淬火区和回火区，最高硬度存在于二次淬火区。Stellie6合金熔覆层由枝晶Co基固溶体及Cr23C6、Cr7C3和CoCx碳化物、WC等相组成；Ni60合金熔覆层由Ni基固溶体及NiCrFe相、γ-Fe基固溶体、Cr23C6、Cr7C3型碳化物和Cr2B硼化物等相所组成。Ni60合金熔覆层比Stellie6合金熔覆层具有更高的硬度，Ni60熔覆层的耐磨性要比Stillite6熔覆层好。     

等离子弧堆焊铁基熔覆层组织结构与磨损行为

设计开发了一种铁基(含Cr,Mo,C,B,Si,Mn等元素)多元合金粉末,采用等离子弧堆焊(PTAW)技术在AISI304L不锈钢表面制备相应熔覆层,通过XRD,SEM,EDS及磨粒磨损试验机等对熔覆层微观组织结构和磨损行为等进行表征,并与传统NiCrBSi和NiCrBSi+25%WC粉末的PTAW熔覆层进行了对比研究.结果表明,所设计的铁基合金熔覆层成形良好,基体组织由Fe-Cr固溶体相与γ-Fe相构成,其间包裹着大量弥散分布的富钼硼化物和M₂₃(B,C)₆硬质相,对熔覆层组织能够起到有效的支撑和强化作用.铁基熔覆层的宏观硬度平均值高达64.2HRC,其相对耐磨性明显优于NiCrBSi+25%WC熔覆层,并达到NiCrBSi熔覆层的8倍以上.     

等离子熔覆-注射B4C铁基熔覆层组织耐磨性研究

目的采用等离子熔覆-注射工艺在Q235基体上制备B4C铁基熔覆层并研究其耐磨性。方法通过OM,SEM,EDS等分析熔覆层及界面的组织特征,并进行耐磨性测试。结果当B4C质量占主体熔覆材料质量的18%时,注射熔覆层表面比较平整,无裂纹。注射熔覆层组织致密,界面呈现平直的亮白色过渡层,稀释率小,与基体形成了良好的冶金结合。B4C陶瓷颗粒表面溶解会形成Fe,Cr等元素的硼化物。等离子熔覆-注射B4C熔覆层的耐磨性是42CrMo的22倍,是16Mn钢的41倍。结论等离子熔覆-注射B4C工艺能够增强B4C与熔覆层之间的结合力,提高熔覆层的硬度和耐磨性。     

含钛铁基耐磨复合材料的研制

为了研制一种铁基耐磨复合材料,采用等离子熔覆技术,通过调节铬含量制备多组Fe-Cr-Ti-C合金系统.借助SEM和XRD等分析手段对熔覆层组织和碳化物形貌进行分析.结果表明,熔覆层中随着铬含量的提高,基体组织由A+F向F及M转变;碳化物M7C3及TiC等硬质相的数量逐渐增多.此外研究了铬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铬含量的增加而提高,当铬含量达到20.1%时,大量高硬度六边形M7C3复合物结合一定量的呈开花状、球状或团聚状TiC颗粒均匀弥散分布在具有较高强韧性的板条马氏体基体中,使得熔覆层具有最佳的耐磨性.     

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。     

Fe-Cr-B-C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有C0.5%～0.7%,Cr9%～12%,B0%～2.25%(质量分数)的堆焊合金。借助光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射和微区EDS分析等手段研究其显微组织及分布形貌。结果表明,其显微组织由铁素体+奥氏体+马氏体+硼化物((Fe,Cr)2B,(Fe,Cr)23(C,B)6,(Fe,Cr)B和(Fe,Cr)3(B,C))等组成,硼化物呈条状、菊花状、块状甚至蜂窝状等形态,不同硼化物数量及其分布形态随硼含量而改变,其中最为典型是(Fe,Cr)23(C,B)6呈菊花状并聚集分布。另外,考察了硼含量对Fe-10Cr-xB-0.6C堆焊合金硬度及耐磨性的影响,耐磨粒磨损试验结果表明,高硼堆焊合金的磨损性优良,当聚集分布的硼化物数量过多,磨粒压入基体及其显微切削运动受到硼化物的有效阻碍,但部分硼化物脱落留下的空洞使其压入切削变易,这使得硼化物与基体的界面结合强度成为影响其耐磨性的一个重要甚至主导因素。     

Fe-C-Cr-Mn系亚稳奥氏体基耐磨铸造合金的开发

亚稳奥氏体基加Ｍ７Ｃ３型共昌碳化物双相结构白口铁基铸造合金具有良好的耐磨性和较高的冲击韧性。利用该理论开发了Ｆｅ－Ｃ－Ｃｒ－Ｍｎ系新型亚稳奥氏体基耐磨合金。通过滑动磨损试验发现，它们的耐磨性优于传统耐磨材料Ｃｒ２５这种新材料的使用对节省能源有重要意义。     

硼对等离子熔覆高硼铁基合金组织和性能的影响

采用等离子弧熔覆技术在20g钢表面堆焊Fe-Cr-B-C系的铁基复合材料,利用X射线衍射（XRD）,光学显微镜（OM）,扫描电镜（SEM）,洛氏硬度计及湿砂磨损试验机等试验设备进行检测、试验,研究不同硼加入量对熔覆层显微组织与性能的影响规律.结果表明,熔覆层显微组织由过饱和α-Fe枝晶固溶体、枝晶间硼化物共晶组织以及碳化物等组成;熔覆层中硬质相主要有Cr2B,CrB2,Fe2B,Cr7C3,B4C等;随着硼含量的增加,硼化物明显增多,当硼添加量为5%时熔覆层的硬度及耐磨性达到最佳,其硬度值为66.1 HRC,磨损量仅为0.383 g;继续增加硼的添加量,熔覆层的耐磨性能降低.     

硼含量对Mn13Cr2高锰钢铸态组织和性能的影响

借助光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、电子探针等仪器设备综合研究了硼含量(0.50～2.0%)对Mn13Cr2高锰钢铸态组织和性能的影响.试验结果表明:硼元素主要分布在硼碳化物中,并且随着硼含量的增加,合金的基体组织由奥氏体为主变为以铁素体为主,第二相由M3(C,B)为主变为M23(C,B)6和M3(C,B)为主,第二相呈网状分布特征.同时,第二相的体积分数、合金的硬度随硼含量的增加而增加,合金的冲击韧性随硼含量的增加而降低.     

EXPLOITATION AND APPLICATIONS OF METASTABLE AUSTENITE MATRIX WEAR ALLOYS

１．ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＴｈｅｓｔｕｄｉｅｓｏｎｈｉｇｈｃｈｒｏｍｉｕｍｗｈｉｔｅｃａｓｔｉｒｏｎｓｈａｖｅｄｉｓｃｏｖｅｒｅｄｔｈａｔｔｈｅａｂｒａｓｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆｔｈｅｗｈｉｔｅｃａｓｔｉｒｏｎｓｗｉｔｈｍｅｔａｓｔａｂｌｅａｕｓｔｅｎｉｔｅｍａｔｒｉｘａｎｄｅｕｔｅｃｔｉｃｃａｒｂｉｄｅＭ７Ｃ３ｉｓｈｉｇｈ,ａｎｄｔｈｅｉｍｐａｃｔｔｏｕｇｈｎｅｓｓｉｓａｌｓｏｈｉｇｈｅｒ（６～１７Ｊ／ｃｍ２）〔１～３〕．Ｔｈｅｃａｓｔａｌｌｏｙｗｉｔｈｌｅｓｓａｍｏｕｎｔｏｆｅｕ…     

Microstructure and wear resistance of highchromium cast iron containing niobium

In the paper, the effect of niobium addition on the microstructure, mechanical properties and wear resistance of high chromium cast iron has been studied. The results show that the microstructure of the heattreated alloys is composed of M7C3 and M23C6 types primary carbide, eutectic carbide, secondary carbide and a matrix of martensite and retained austenite. NbC particles appear both inside and on the edge of the primary carbides. The hardness of the studied alloys maintains around 66 HRC, not significantly affected by the Nb content within the selected range of 0.48%-0.74%. The impact toughness of the alloys increases with increasing niobium content. The wear resistance of the specimens presents little variation in spite of the increase of Nb content under a light load of 40 N. However, when heavier loads of 70 and 100 N are applied, the wear resistance increases with increasing Nb content.