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。     

Cr对Fe-Cr-B-C系堆焊合金热处理后的组织和磨损性能的影响

观察采用药芯焊丝堆焊方法在Q235钢基体上制备了含Cr含量分别为12%、14%、16%和18%的Fe-Cr-B-C系耐磨合金。对堆焊合金进行600℃热处理,研究了不同Cr含量对焊态和热处理后堆焊合金的显微组织和磨粒耐磨性能的影响。结果表明,堆焊合金硬质相主要为(Fe,Cr)23(B,C)6,焊态基体组织为马氏体和残留奥氏体,热处理后基体组织为回火索氏体;当Cr含量达到14%,硬质相(Fe,Cr)23(B,C)6高温下稳定;Cr含量对堆焊合金热处理后磨损性能有很大影响,含12%Cr堆焊合金的相对耐磨性由焊态的10.65下降到2.08,耐磨性只有焊态的19.5%,而16%Cr的堆焊合金热处理后耐磨性为9.08,具有良好的耐磨性能。     

焊前准备、焊后处理及辅助设备

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 采用埋弧堆焊方法在Q235低碳钢基体上制备了Fe-Cr-C耐磨堆焊层。利用光学显微镜、SEM和TEM分析了堆焊合金的显微组织,并进行了磨粒磨损试验。结果表明,焊后热处理（850-1000℃）未改变堆焊合金组织中的初生碳化物和共晶碳化物的基本形貌。     

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.     

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。     

Cr-Mn-W-Mo-V耐磨堆焊合金的时效硬化研究

采用堆焊方法制备了Cr-Mn-W-Mo-V时效硬化合金,研究了合金元素含量对其时效硬度的影响.显微组织分析表明,该合金焊态时Cr、W、Mo、V等碳化物形成元素大部分固溶于基体,时效后碳化物大量析出,使奥氏体因贫碳降低了稳定性而转变为马氏体.Cr-Mn-W-Mo-V合金焊态硬度为28～32 HRC,可进行车削加工,经640 ℃×8 h时效处理后硬度升高到57～58 HRC,其时效后的相对耐磨性是实芯焊丝H25Cr3Mo2MnV堆焊合金的2.56倍,克服了现行堆焊材料不能兼顾耐磨性和机械加工性的缺点.     

Fe-2.2Nb-0.9Ni-1.0C-xB堆焊合金组织与耐磨性

采用CO_2气体保护焊堆焊方法,制备了含不同硼元素含量的Fe-2.2Nb-0.9Ni-1.0C-xB(x=0.5,1.5,2.5,3.5)铁基堆焊合金,利用OM,SEM,XRD等分析方法对堆焊合金的显微组织进行了观察分析,测试了堆焊合金的硬度及耐磨料磨损性能,分析了硼含量对堆焊合金耐磨性的影响。结果表明,随着硼元素的增多,堆焊合金宏观硬度值逐渐升高并稳定在HRC 62左右,而耐磨料磨损性能呈现先升后降的趋势;当硼含量为2.5%(质量分数)时,合金组织中开始析出Fe_2B相,其耐磨料磨损性能为最优;当硼含量达到3.5%(质量分数)时,堆焊合金的磨损机理开始由塑性变形引起的犁沟和切削机制转变为由断裂机制引起的过共晶Fe_2B相脱落。     

合金元素对铁基耐磨堆焊合金性能的影响

采用碳弧堆焊方法成功研制了一种耐磨料磨损铁基堆焊合金,该合金为多元复合强化合金,合金系为Cr-B-Ni-W-V.通过对比堆焊层的平均硬度、磨料磨损试验的磨损失重及微观组织的分析,研究了堆焊合金系统的耐磨料磨损性能.同时系统地讨论了合金元素Cr,B,Ni,W,V对堆焊层金属的组织、硬度和耐磨性的影响规律,从而确定了堆焊合金系统的最佳合金元素含量.结果表明,Cr元素的含量为24.5%～25.5%,B元素的含量为1.30%～1.40 %,W元素的含量为3.9%～4.2%,V元素的含量为3.0%～3.2%时,堆焊合金系的配比适当,堆焊层具有较好的硬度及耐磨性.     

修复除尘管道用耐磨铁基堆焊合金的组织和性能

采用手工电弧焊在45钢上堆焊一种耐磨铁基堆焊合金。借助光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪及材料试验机研究了堆焊铁基合金的组织和性能。结果表明,焊态耐磨铁基合金中存在高合金马氏体,其硬度为42.7 HRC,经500℃保温2 h后,堆焊合金的硬度为44.5 HRC,耐磨性有所提高。     

堆焊层数对埋弧焊WC增强堆焊层组织与性能的影响

采用药芯焊丝埋弧焊方法原位制备了WC颗粒增强铁基耐磨堆焊合金层,借助光学显微镜、扫描电镜、显微硬度计、宏观硬度计以及磨粒磨损试验机等实验仪器,对比研究了不同焊接层数对堆焊合金层的显微组织及耐磨性的影响。结果表明,随着焊接层数的增加,堆焊层的硬度与耐磨性都呈先增加后下降的变化规律。当在基体上堆焊三层时,硬质相WC均匀分布在堆焊层中,其耐磨性达到最佳,是Q235钢的30倍左右。     

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。     

Microstructure and wear property of hardfacing alloy with nitrogen strengthening

The nitrogen-alloying hardfacing alloy of the martensitic stainless steel was deposited on a low carbon steel substrate using hardfacing flux-cored wire. Microstructure and surface hardness of hardfacing alloy were investigated and measured by optical microscope and microhardness tester. Carbonitrides of the hardfacing alloy were observed by electron probe. The wear behaviour of the hardfacing alloy was studied using the belt abrasion test apparatus and the worn surface was analyzed by scanning electron microscopy. The results showed that carbonitride particles in the hardfacing alloy are complex MX (M:alloy elements; X:C, N) precipitate with fine size. These carbonitride particles distributed homogeneously in the hardfacing alloy and had a good strengthening effect on the wear property. The wear property of the hardfacing alloy with nitrogen was better than the one without nitrogen.     

纳米 Y2 O3 对过共晶 Fe-Cr-C 堆焊合金表面微观组织与耐磨性的影响

目的研制一种新型添加纳米Y2O3的过共晶Fe-Cr-C堆焊合金,改善堆焊合金粗大的初生M7C3碳化物,提高堆焊合金的耐磨性。方法采用明弧堆焊的方法制作堆焊合金,用金相电子显微镜对其表面微观组织进行观察,用洛氏硬度计对其表面硬度进行测量,用砂带摩擦磨损试验机对其表面耐磨性进行评价,用扫描电子显微镜对其磨损形貌进行观察。最后,利用错配度理论对M7C3的细化机理进行分析。结果过共晶Fe-Cr-C堆焊合金由初生M7C3和共晶组织(共晶M7C3、奥氏体及部分马氏体)组成。未添加Y2O3的堆焊合金初生M7C3比较粗大,其平均尺寸在22μm,硬度为55HRC,磨损量为0.85mg/mm2。经纳米Y2O3改性之后,堆焊合金的初生M7C3尺寸变小,其平均尺寸为16μm,硬度为57HRC,磨损量减少为0.59 mg/mm2,Y2O3的(001)面与正交M7C3的(100)面之间的二维错配度为8.59%。结论 Y2O3可以成为M7C3的非均质形核核心,从而细化了过共晶Fe-Cr-C堆焊合金的初生M7C3碳化物,提高了过共晶Fe-Cr-C堆焊合金表面耐磨性。     

钒对铁基碳化钨耐磨堆焊层组织和性能的影响

在自研制的碳化钨管状药芯焊条中添加不同含量的钒元素（0%~3%）并制备堆焊合金,通过SEM,XRD,EDS等研究分析手段,研究不同钒含量对碳化钨耐磨层组织性能的影响规律.结果表明,钒含量与堆焊层中碳化钨颗粒的溶解程度密切相关,钒优先将碳化钨颗粒分解出的碳原子以碳化钒形式固定,从而抑制了碳化钨颗粒的分解,钒元素含量决定了碳化钨溶解的强弱,含有2%钒元素的堆焊层中生成适量碳化钒有效抑制了碳化钨的溶解.钒元素的加入还能强化碳化钨堆焊层基体金属的硬度,降低堆焊层中碳化钨颗粒剥落的风险,有效提高了堆焊层的耐磨性.     

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     

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.     

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-V耐磨堆焊合金

制备了用于埋弧焊药芯焊丝的Fe-Cr-V堆焊合金,其成份(质量分数,%)为c0.9～1.5,Cr 13～15,V 1.0-2.0.借助光学显微镜、扫描电镜和X射线衍射等手段,研究了其显微组织,并考察V和B4C含量对该堆焊合金性能的影响.Fe-Cr-V堆焊合金的显微组织由铁素体 马氏体 (Cr,Fe)23C6等碳化物组成.电子能谱微区分析显示Cr,V元素晶界含量显著高于晶内,随WC加入量提高,晶界与晶内含量差距增大.由于沿晶界析出碳化钒,这使(Cr,Fe)23C6等晶界碳化物呈条状或断续网状分布,起到耐磨骨架作用,避免了网状形态的强烈脆性.结果表明,其磨粒磨损性能显著优于实心焊丝H25Cr3Mo2MnV堆焊合金.