Fe-Cr-C系药芯焊丝耐磨堆焊层的组织和性能

在Fe-Cr-C系药芯焊丝药芯中添加多种强碳化物形成元素,研究了堆敷金属的显微组织、耐磨性和抗氧化性.结果表明,堆焊层金属中大量呈针状和片状的细小碳化物均匀分布在共晶组织和马氏体基体上,改善堆焊金属的韧性,提高了抗裂性;焊缝金属的硬度为61.7HRC,耐磨性好,其相对耐磨性是市售某药芯焊丝堆焊层金属的3.75倍;堆焊层金属高温稳定性好,抗氧化能力强;焊丝适用于高温低应力磨料磨损环境.     

Fe-Cr-C-B-N系堆焊合金的显微组织及耐磨性

在低碳钢表面采用明弧堆焊的方法制备了不同氮含量的Fe-Cr-C-B-N系堆焊合金.借助X射线衍射仪（XRD）、光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）、洛氏硬度计和湿砂磨损试验机对堆焊层的组织和性能进行分析.结果表明,堆焊层的显微组织为马氏体+奥氏体+BN+M₂₃（C, B）₆+M₃（C, B）+M₂B.随着氮添加量的增多,组织中有BN生成,初生奥氏体向针状马氏体转变,枝晶间共晶组织的数量减少;堆焊层硬度增加,磨损量出现先减少后增加的趋势.当堆焊层中氮的含量为0.17%时,基体组织与硬质相之间匹配良好,堆焊层的综合性能达到最佳,其硬度值为62.7 HRC,而磨损量仅为0.054 2 g.     

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.     

Fe-Cr-C耐磨堆焊合金磨粒磨损行为

采用埋弧堆焊方法,在Q235钢表面制备Fe-Cr-C耐磨合金,在MLS—225型湿式橡胶轮磨粒磨损试验机上进行磨粒磨损试验,通过对磨损试样表面的扫描电子显微镜观察分析并结合能谱成分分析研究磨损形成机制.结果表明,Fe-Cr-C耐磨堆焊合金在试验的湿石英砂磨料磨损条件下,磨损机制以微裂纹引起的剥落去除机制为主,也存在一定数量的犁沟或犁皱造成的微切削去除机制.剥落的发生与碳化物密切相关,能谱成分分析表明剥落坑内Cr元素含量对应在(Cr,Fe)7C3铬含量范围内,说明剥落坑是碳化物断裂造成的.     

Fe-Cr-B-C系耐磨堆焊合金组织与性能

为了探讨合金元素Cr,C对高硼铁基堆焊合金组织结构的影响,采用气体保护焊堆焊技术,通过调整金属粉芯焊丝中高碳铬铁的添加量,在Q235钢板表面制备不同高碳铬铁含量的Fe-Cr-B-C堆焊合金,采用金相显微镜、扫描电镜、能谱（energy dispersive spectrometer,EDS）及X射线衍射（X-ray diffraction,XRD）等分析测试方法,分析不同合金元素Cr,C含量对堆焊合金组织和性能的影响。结果表明,堆焊合金的组织为马氏体+网状(Fe, Cr)3(B, C)及少量的微量M7C3;随着高碳铬铁粉添加量的增加,网状(Fe, Cr)3(B, C)体积分数增加,堆焊合金中的马氏体具有较高的硬度,合金元素Cr能够使基体组织固溶强化,网状碳化物(Fe, Cr)3(B, C)作为耐磨骨架,阻碍磨料在磨损过程中的挤压与切削作用,使堆焊层耐磨性均高于65Mn钢3～4倍,其磨损机理为微犁沟。     

焊后热处理对Fe-Cr-C耐磨堆焊合金组织和磨损性能的影响

性只能达到焊态的16%～32%.热处理后碳化物和基体的匹配关系发生恶化是造成耐磨性降低的主要原因.     

TiN对Fe-Cr-C耐磨堆焊合金组织及耐磨性影响

通过药芯焊丝的方式制备Fe-Cr-C-Ti-N和Fe-Cr-C堆焊层,讨论堆焊层中TiN对堆焊层耐磨性能和显微组织的影响. 利用洛氏硬度计检测堆焊层的宏观硬度,通过湿砂轮磨损试验机对堆焊层进行磨料磨损试验,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、透射电子显微镜(TEM)等设备进行检测分析. 结果表明,含有TiN的堆焊层中,初生M₇C₃明显比不含TiN的组织细小,并且堆焊层硬度和耐磨性也相应提高. 通过热力学计算得出,熔池冷却过程中TiN先于M₇C₃析出. 由动力学计算可知TiN/M₇C₃的二维错配度为8.43%,TiN可做为初生M₇C₃的异质形核质点,使M₇C₃晶粒细化.     

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...     

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。     

含TiB2相Fe-Cr-Ti-B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0．8％～1．2％C,7％~8％Cr,0．8％～1．0％Ti,0～1．2％B（质量分数）的Fe-Cr-Ti-B堆焊合金,借助光学显微镜、X射线衍射等分析手段,研究其显微组织及相组成,结果表明,该堆焊合金的基体组织由大量铁素体＋少量马氏体组成,而硬质相则由（Fe,Cr）3（C,B）＋TiB2＋TiC＋（Fe,Cr）2B＋（Fe,Cr）B等构成。另外,考察了碳化硼（B4C）含量对Fe-Cr-Ti-B堆焊合金硬度和耐磨性的影响,试验结果表明,含TiB2相的Fe-Cr-Ti-B堆焊合金具有优良的耐磨性;随药芯焊丝中B4C含量的增加,堆焊合金硬度及相对耐磨性先升高后降低,当其质量分数为5％时,达到最佳值。     

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%.     

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。     

Fe-C-Mo-V堆焊合金的滚动三体磨粒磨损行为研究

通过熔化极气体保护焊技术制备了Fe-C-Mo-V堆焊合金磨损试样,基于滚动三体磨粒环境下进行了干砂橡胶轮磨损试验,利用扫描电子显微镜、能谱分析、维氏硬度计等显微分析和性能测试方法,对Fe-C-Mo-V堆焊合金熔敷金属的磨损失重和磨痕形貌进行检测与表征,研究了不同法向载荷条件下该熔敷金属的磨损行为变化规律.结果表明:随法...     

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。     

原位生成NbC强化Fe-Cr-C堆焊层磨粒磨损性能

在Fe-Cr-C药芯焊丝中添加适量的铌铁粉,通过自动焊制备出含有适量原位生成的硬质相NbC的堆焊层。研究了硬质相NbC的出现对Fe-Cr-C堆焊层组织和性能的影响。结果表明Fe-Cr-C堆焊层中的M_7C_3略大。含有硬质相NbC的堆焊层初生碳化物大小和分布更加均匀,堆焊层硬度达到61.2 HRC,比Fe-Cr-C堆焊层的54.3 HRC提高了约12.71%,相对耐磨性提高49%。硬质相NbC的显微硬度达到2 234 HV。NbC的断面成不规则的多边形,NbC的分布不均匀,成团簇状聚集在一起。     

电流对明弧高硼堆焊合金显微组织及耐磨性的影响

采用药芯焊丝明弧自保护焊方法制备了Cr12B4SiMn高碳型高硼合金,借助光学显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计、扫描电镜以及电子能谱仪,考察了电流对其显微组织及耐磨性的影响。结果表明,随电流增大,在团状先析出相中,内置式块状M₂B相的形成数量增加,其显微硬度提高,M₂₃(C,B)₆和马氏体等相减少,γ-Fe消失;合金宏观硬度随之先升高一定值然后降低,耐磨性先显著增加,接着小幅波动。块状M₂B数量及其显微硬度增加是导致该合金耐磨性改善的主要原因,合金磨损机制主要为显微剥落。     

Influence of material characteristics on the abrasive wear response of some hardfacing alloys

This study examines the abrasive wear behavior of two iron-base hardfacing materials with different combinations of carbon and chromium after deposition on a steel substrate. Effects of applied load and sliding distance on the wear behavior of the specimens were studied. Operating material removal mechanisms also were analyzed through the scanning electron microscopy (SEM) examination of typical wear surfaces, subsurface regions, and debris particles. The results suggest a significant improvement in the wear resistance of the hardfaced layers over that of the substrate. Further, the specimens overlaid with the material with low carbon and high chromium contents attained better wear resistance than the one consisting of more carbon but less chromium. The former specimens also attained superior hardness. Smoother abrasion grooves on the wear surfaces and finer debris formation during the abrasion of the hardfaced samples were consistent with wear resistance superior to that of the substrate.     

Fe-C-Ti-Cr-B系堆焊合金组织及耐磨性能

采用CO2气体保护堆焊方法,在Q235钢表面制备不同硼含量的Fe-C-Ti-Cr-B系堆焊层金属,利用扫描电镜（SEM）对堆焊层的组织进行了观察分析.在MLS-225型湿式橡胶轮磨粒磨损试验机上进行磨粒磨损试验,通过对磨损试样表面扫描电子显微镜观察分析并结合能谱成分分析探讨了磨损机理.结果表明,Fe-C-Ti-Cr-B耐磨堆焊合金中随着硼含量增加,基体组织逐渐细化,TiC颗粒数目增多且分布弥散均匀,但当硼含量增大至1.16%时,磨损面上大量碳化物剥落,抗磨损性能降低;当硼含量为0.55%时合金表现出优良的耐磨损性能,其耐磨性比未加硼的Fe-C-Ti-Cr系堆焊合金提高了3.7倍.