自保护堆焊工艺制备的铁基含非晶合金涂层

研制了一种含Fe,Cr,Ni等元素的自保护药芯焊丝,通过自保护堆焊工艺在45号钢基体上制备了铁基堆焊层。对堆焊层的宏观形貌和堆焊工艺条件进行简单评估,并对堆焊层的物相组成和微观组织结构进行了表征,对堆焊层的硬度、耐磨性、耐蚀性、热稳定性、抗裂性、自保护性能等进行了研究。结果表明:堆焊层为含非晶涂层,具有较好的耐磨、抗裂、耐蚀性能,且热稳定性良好,各项焊接工艺性能也较为理想,综合性能优异。     

电磁搅拌对高硬度高耐磨堆焊金属性能的影响

通过试验证实了在用药芯焊丝堆焊高硬度高耐磨堆焊金属时，电磁搅拌不仅能够提高焊缝金属的硬度和磨性，而且更重要的是能够细化焊缝金属组织的晶粒，从而提高焊缝金属的综合力学性能。     

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.     

立向下自保护堆焊药芯焊丝的研制

针对用于立向下焊的自保护耐磨堆焊药芯焊丝进行了研究。试验结果表明,药粉中Al,Mg,Zr以及稀土等元素对焊丝焊接工艺性能有一定影响,对气孔、脱渣以及飞溅的影响尤为显著。新研制的堆焊药芯焊丝在合理的工艺参数范围内无气孔、熔渣覆盖完全、脱渣性优良、飞溅小,可实现立向下堆焊。焊丝的堆焊金属合金系为Fe-Cr-Mn-Si,金相组织主要是马氏体、贝氏体和残余奥氏体的混合组织,堆焊层硬度范围为HRC 41-57,该耐磨堆焊药芯焊丝通用性强、适用范围广。     

φ3.2药芯焊丝自保护堆焊工艺过程控制

对φ3.2 mm药芯焊丝自保护堆焊的短路过渡焊接工艺过程控制进行了研究。首先建立了适用于波形控制短路过渡焊接的试验研究系统,包括 IGBT逆变焊机、送丝和焊接小车控制系统以及单片机系统等。然后,试验研究了不同阶段的波形控制参数对φ3.2 mm自保护药芯焊丝的短路过渡焊接工艺过程的影响规律,并进行了参数优化。试验结果表明：通过对不同阶段焊接电流的有效控制,可以实现过程稳定、飞溅小、焊缝成形美观的短路过渡焊接,拓宽了φ 3.2 mm自保护药芯焊丝堆焊的焊接电流范围。     

自保护药芯焊丝双丝堆焊修复钢轨技术研究

为了探索低预热条件下修复伤损钢轨技术,采用自保护药芯焊丝双丝双弧焊不预热堆焊修复钢轨,对其进行探索性研究,以期实现伤损高碳钢轨的冷焊修复。在显微镜下对焊缝组织进行观察;对焊缝金属进行了室温和低温冲击试验;采用扫描电镜(SEM)对断口形貌进行分析;利用维氏硬度计进行焊缝、热影响区(HAZ)、母材三区硬度测试。结果表明:采用自保护药芯焊丝双丝不预热堆焊修复钢轨,当双丝串列且间距为30 mm时,焊补接头具有优良的综合机械性能,接头的组织和硬度能够满足在线钢轨的运行要求。     

无渣含铌自保护堆焊药芯焊丝的研制

采用Fe-Cr-Nb-C堆焊合金体系,通过大量试验研制出焊接工艺性能和力学性能良好的无渣含铌自保护药芯焊丝.结果表明,在药芯中不添加任何造渣剂的情况下,药芯中各组分含量(质量分数)锰铁为12%、硅铁为6%、石墨为8%、钛铁为4%且其它组分合适时,自保护药芯焊丝的焊接工艺性能良好;该堆焊层组织由奥氏体、少量马氏体、一次碳化物及共晶物组成,随着铌含量的增加,硬度值先降后增,在铌铁含量3%时,最低硬度值为41.1 HRC.在碳含量有限的条件下,铌在焊接过程中形成碳化物质点,一方面增加了含铌硬质相,另一方面对碳化铬的形成造成影响.     

埋弧堆焊药芯焊丝的研制

采用H08A薄钢带作为外皮,研制出一种新型的免预热、耐磨、高硬度、脱渣性能好的药芯焊丝,堆焊后熔敷金届表面硬度达到65HRC.加人多种强碳化物形成元素,不但提高淬透性,使材料在焊接条件下更快地发生马氏体转变,而且能够形成碳化物、硼化物等细小碳化物硬质相,同时还细化基体颗粒,从而得到硬度和耐磨性较好的堆焊层.实验证明,所研制的药芯焊丝能够满足生产实践中堆焊修复的需要.     

3.2药芯焊丝保护堆焊工艺过程控制

对3.2mm药芯焊丝自保护堆焊的知路过渡焊接工艺过程控制进行了研究.首先建立了适用于波形控制短路过渡焊接的试验研究系统,包括IGBT逆变焊机、送丝和焊接小车控制系统以及单片机系统等.然后,试验研究了不同阶段的波形控制参数对3.2mm自保护药芯焊丝的短路过渡焊接工艺过程的影响规律,并进行了参数优化.试验结果表明.通过对不同阶段焊接电流的有效控制,可以实现过程稳定、飞溅小、焊缝成形美观的短路过渡焊接,拓宽了3.2mm自保护药芯焊接堆焊的焊接电流范围.     

新型金属芯药芯焊丝的开发和应用

近年来新型高效金属芯药芯焊丝已成为国际发展的新趋势。主要介绍了金属芯药芯焊丝的特性和国内、外的开发及应用情况,最后提出了为完善我国的焊材体系,适应焊接自动化的需要,我国迫切需要研制和开发金属芯药芯焊丝。     

Mo对高硬度明弧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含有11%~13%Cr、3.5%~3.8%C、2.1%~2.3%Nb、0.6%~0.7%B、0%~4.0%Mo (质量分数)且宏观硬度高达65 HRC的耐磨合金。采用光学显微镜、X-射线衍射仪和扫描电镜,研究了钼含量对其显微组织及耐磨性的影响。结果表明,随着钼含量增加,合金组织整体细化,形成了强韧性配合良好的奥氏体+针状马氏体复合基体以及韧性更好的M23(C,B)6+原位析出NbC耐磨相,脆性变态莱氏体Ld′的形成得到明显抑制。此外,湿砂磨粒磨损试验结果表明,适量Mo减小碳化物间隔尺寸及NbC颗粒脱落几率,显著改善耐磨性,但如加入过多,合金磨损机制会变为磨粒显微切削。     

极性对全位置自保护耐磨堆焊药芯焊丝工艺性能的影响

通过采集的焊接电流波形图、焊接电流概率密度分布曲线图和焊接电流变异系数评判了不同极性焊接时的电弧稳定性,结果表明, AP-55焊丝直流正接的电弧稳定性优于直流反接;通过飞溅率测试试验对比了不同极性焊接时的飞溅情况,结果表明,AP-55焊丝直流正接的飞溅小于直流反接,且直流正接的飞溅颗粒较小,容易清理。     

高铬明弧堆焊合金的显微组织及耐磨性

采用金属粉型药芯焊丝自保护明弧焊方法制备了含有（质量分数,％）Cr21—23,C3．5～4．2,Si1．4—1．6,B0～1．8的耐磨合金．采用光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜和电子能谱仪,研究B4C对其显微组织及耐磨性的影响,分析了明弧堆焊熔池凝固特点及Si,B等元素对焊缝脱氧的影响．结果表明,Si5C3可充当初生M7C3相的非均匀形核核心,随着外加B4C含量增加,初生M7C3相体积分数和尺寸均显著增加,形态由弥散分布转为聚集排列．此外,湿砂磨粒磨损试验和表面磨损形貌分析结果显示其耐磨性取决于初生M7C3相尺寸及分布形态,微观剥落为主要磨损机理．     

高耐磨药芯焊丝堆焊组织及基体选择

制备了高铬铸铁型自保护药芯焊丝,并采用此焊丝分别在 Y-Ni4 铸铁、65Mn钢、40Cr 钢和灰口铸铁基体上进行堆焊.对不同堆焊试样进行硬度测试,对堆焊金属及其结合部位进行显微组织及断口形貌观察.结果表明,堆焊金属硬度在 60HRC 以上,断裂方式均为解理断裂.65Mn 钢堆焊试样熔合较好,且基本无裂纹,可在受冲击载荷较大的条件下使用;Y-Ni4 铸铁堆焊试样熔合良好,但在热影响区存在裂纹,应在冲击载荷较小或不受冲击载荷条件下使用;40Cr 和灰铸铁堆焊试样熔合不好,熔合区存在许多缺陷,不宜作为耐磨堆焊基体材料.

Abstract：

Four matrix materials, Y-Ni4 cast iron, 65Mn steel, 40Cr steel and grey cast iron, were hardfaced by the high chromium cast iron of self-shielded flux-cored wire separately. The hardness of different hardfacing specimens was measured, and the microstructures, fracture morphologies and the binding sites of different hardfacing specimens were observed. The results show that the hardness of the hardfacing metal is over 60 HRC and the fracture is of cleavage type. The fusion zones of 65Mn and Y-Ni4 hardfacing metal are good ones. However, the cracks can be observed in the heat-affected zone of Y-Ni4 hardfacing specimen. Therefore, the hardfacing metal of 65Mn steel is suitable for the condition of high stress wear and Y-Ni4 cast iron is suitable for the lower one. Besides, there are many defects in the fusion zone of 40Cr and grey cast iron hardfacing specimens, which are not suitable for the wear resistant matrix materials.     

自保护药芯焊丝工艺性评价

采用高速摄影、电弧参数快速采集分析系统以及焊接工艺性试验方法,对3种自保护药芯焊丝的熔滴过渡、焊接电流、电弧电压和焊接工艺性进行了试验研究.结果表明,在文中试验条件下,可以采用低于17.5 V,持续时间大于0.5 ms的电压值表征自保护药芯焊丝弧桥并存过渡,并统计出弧桥并存过渡的频次;可以计算出描述自保护药芯焊丝弧桥并...     

堆焊药芯焊丝的研制

采用H08A薄钢带作为外皮,研制适用于轧辊等零件修复的药芯焊丝.向焊丝药粉中添加不同含量的Cr,Mo,V,W,B等合金元素,通过硬度试验确定堆焊层耐磨性比较理想的一种配方.采用"多元少量"的原则,加入多种强碳化物形成元素,不但能够提高淬透性,使材料在焊接条件下更快地发生马氏体转变,而且能够形成碳化物、硼化物等细小碳化物硬质相,同时还细化基体晶粒,从而得到硬度与耐磨性较好的堆焊层.试验证明,所研制的药芯焊丝能够满足实践需要.     

自保护药芯焊丝飞溅的形成机理及其影响因素

详细研究了自保护药芯焊丝飞溅的形成机理及其影响因素.高速摄影观察表明,自保护药芯焊丝在焊接过程中的飞溅主要有以下三种形式,电弧力引起的大颗粒飞溅、气泡放出型飞溅和气体爆炸引起的飞溅.通过混料回归试验分析了药粉中氟化物、氧化物、碳酸盐、脱氧剂、合金元素对焊接飞溅的影响规律.结果表明,氟化物和碳酸盐对飞溅的影响较大,氧化物、脱氧剂和合金元素对飞溅的影响较小.     

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.