热处理对耐磨熔敷金属组织与性能影响

采用钛钙型药皮堆焊焊条D172,以手工电弧焊工艺在基体材料上堆焊一定厚度的耐磨金属.为了消除焊态过程中残留的残余应力,提高堆焊层熔敷金属的耐磨性能,本试验对基体材料进行了焊前预热,控制层间温度,焊后回火等工艺,分析了焊态、回火工艺下获得的耐磨熔敷金属的显微组织和显微硬度.结果表明,回火温度在400℃时,堆焊层熔敷金属显微组织和硬度与焊态基本一致,其显微组织主要为马氏体和网状残奥氏体;550℃时,残余奥氏体转变为马氏体,且碳化物析出量增多,硬度升高;700℃时,马氏体分解,产生大量碳化物和α-Fe铁素体,硬度显著降低;保温时间延长,堆焊层熔敷金属显微组织和硬度变化不大.     

焊后热处理对熔敷金属显微组织及硬度的影响

采用焊条电弧堆焊方法对45钢进行了三层堆焊试验,并进行了不同温度的焊后回火处理,研究了熔敷金属的显微组织和硬度分布。结果表明:回火温度为400℃时,熔敷金属显微组织是残余奥氏体和粒状贝氏体,550℃时出现了回火马氏体,700℃时出现了魏氏组织。回火温度为550℃时,熔敷金属的显微硬度值最大,400℃次之,700℃最小。这是由于回火温度为550℃时熔敷金属中形成了特殊碳化物,造成了二次硬化现象;回火温度为700℃时魏氏组织的出现大大降低了熔敷金属的力学性能,且熔敷金属中的马氏体分解加剧,特殊碳化物会迅速地聚集长大,严重地削弱了弥散强化的效果。     

堆焊-热轧制备高铬铸铁/低碳钢耐磨复合板性能研究

利用高铬铸铁焊条对碳钢板表面进行堆焊,经过对称组坯后分别采用15%,25%,30%的压下率在四辊轧机上进行多道次包覆热轧。采用扫描电镜和能谱点扫描、线扫描等方法对复合材料的结合界面和高铬铸铁层情况进行微观组织观察,并研究热轧对复合板力学性能的影响。实验结果表明,复合板经过热轧后板形良好,高铬铸铁与低碳钢实现热塑性变形;原堆焊结合界面处的裂纹和空隙缺陷被消除且出现了无碳化物区域和组织共生现象,剪切强度提高;热轧使得使堆焊高铬铸铁层的共晶碳化物链网状被打碎,碳化物弥散分布。     

Nb在高铬铸铁型堆焊金属中的作用

在高铬铸铁型堆焊金属中,用7%的铌元素取代相同摩尔数的铬元素,制成含铌的明弧自保护药芯焊丝。运用彩色金相分析、扫描电镜及能谱分析、X射线物相分析、洛氏硬度测试等技术,研究了铌在高铬铸铁型堆焊金属中的作用,分析了线能量对高铬铸铁型堆焊金属组织和硬度的影响。结果表明:铌元素能够优先与碳结合,形成弥散分布的碳化铌结晶核心,阻止初生碳化物的生长,具有明显的细化晶粒作用。不论是否添加铌元素,同种堆焊金属线能量越小,碳化物尺寸越细小;裂纹数量越多,裂纹分布越均匀,且裂缝间隙越小。可以通过控制线能量来控制焊缝的裂纹分布,防止堆焊层脱落。改变线能量以及用7%的铌元素取代相同摩尔数的铬元素,其洛氏硬度值基本保持不变,均在60HRC左右。     

ZTA/高铬铸铁基复合材料的制备及磨损性能研究

将粒径为2～3 mm的ZTA(ZrO2增韧Al2O3)陶瓷颗粒与自制粘结剂经混合烧结后,获得蜂巢状陶瓷预制体,浇注金属液铸渗陶瓷预制体,成功制备出ZTA陶瓷颗粒增强高铬铸铁基耐磨复合材料,并考察了复合材料的三体磨料磨损性能.结果表明,复合材料中陶瓷颗粒的体积分数为47％～55％;陶瓷颗粒与基体界面致密,无缩孔、裂纹等缺陷;复合材料的三体磨料磨损性能是高铬铸铁基体的2.41倍.     

Nb和Mo对高碳自保护药芯焊丝熔敷性能

借助光学显微镜、扫描电镜观察Nb,Mo在金相组织中存在的形态,研究了两元素强化机理,分析了硬度和耐磨性存在差异的原因.结果表明,在金相组织中,随Nb.Mo含量的增多,Nb,Mo的初生碳化物数量增多,熔敷金属硬度和耐磨性均增加;在堆焊熔敷金属中,Nb仅生成初生NbC,沉淀强化熔敷金属,强化效果明显,Mo不仅生成初生MO2C,而且还固溶强化初生Cr7C3和基体,通过沉淀和固溶两种形式强化熔敷金属,但强化效果不明显.在高铬铸铁中为得到良好的耐磨性及经济效益须优化合金成分,应同步强化基体和碳化物.     

热处理温度对熔敷金属组织及其硬度的影响

采用CHR172堆焊焊条,通过电弧焊工艺在45钢上进行堆焊试验.采用不同的热处理温度对试样进行回火热处理,分析和讨论了热处理温度对熔敷金属显微组织和显微硬度的影响.结果表明:回火温度不仅对熔敷金属的显微组织有影响,而且对硬质相的类型、性能及分布等也有影响;在400℃×2 h时熔敷金属组织主要是马氏体和残余奥氏体,在550℃×2h、700℃×2 h时出现了回火马氏体和M-A组元;由于母材稀释的影响和熔敷金属组织中的合金碳化物析出,熔敷金属的硬度随回火温度的升高而降低.     

V,W对含Nb高铬铸铁金相组织形态及力学性能的影响

借助光学显微镜、扫描电镜观察V,W在含Nb高铬铸铁金相组织中的存在形态,分析这2种元素强化熔敷金属的不同机理,研究硬度和耐磨性存在差异的原因。试验表明:在金相组织中,随着V,W含量的增多,金相组织中初生碳化物周边厚度有限,组织致密的奥氏体转化层逐渐减少;细小二次碳化物增多,少量的V和W可明显提高熔敷金属硬度和耐磨性。V,W含量增多时,硬度和耐磨性变化不明显。在高铬铸铁中为得到良好的耐磨性及经济效益须优化合金成分,同步强化基体和碳化物。     

陶瓷金属复合耐磨材料的制备、组织及性能

将颗粒粒径0.8~3mm的ZrO2增韧Al2O3陶瓷颗粒(ZTA)与自制粘结剂混合均匀后填充至消失模蜂窝状空隙中,采用真空负压一体浇注高铬铸铁金属液铸渗陶瓷颗粒,浇注温度1380~1450℃,制备了陶瓷金属复合耐磨材料。结果表明:ZTA颗粒由粒度0.8~1.2mm、1.8~2.2mm和2.6~3.0mm的颗粒按照1:3:1的体积比例均匀混合构成;ZTA与高铬金属基体界面结合紧密,无缩松、裂纹等缺陷,未因高温金属液体的冲刷发生溃散和漂移;陶瓷金属复合层厚度可达35mm;陶瓷金属复合耐磨材料的耐磨性是高铬铸铁材料耐磨性的2~6倍。     

电渣堆焊高铬铸铁界面温度场及组织性能

用电渣堆焊的方法在D32低合金钢表面堆焊高铬铸铁硬面层,测量了堆焊过程中热影响区的温度场,研究了热影响区、复合界面及硬面层的微观组织和力学性能.结果表明,电渣堆焊加热和冷却速度较慢,稳定阶段时低合金钢基材温度分布均匀,在堆焊方向最大温度梯度为-21.25℃/mm;低合金钢基板内最大热应力为53.4 MPa,低于低合金钢的抗拉强度,有效避免了裂纹的产生;复合界面平整清晰,存在宽度约50μm的奥氏体带状区;热影响区晶粒有所长大,为铁素体加珠光体组织;高铬铸铁硬面层由奥氏体、碳化物和少量马氏体组成,M₇C₃型碳化物细小且均匀分布于奥氏体晶界;复合界面结合强度为96 MPa;试样熔合区的冲击吸收能量(53 J)较硬面层冲击吸收能量(10.7 J)明显提高;亚共晶高铬铸铁硬面层在较大磨损载荷下发生马氏体相变,硬度提高,耐磨粒磨损性能优良.     

ZTAp/HCCI复合材料热处理条件下的界面残余热应力

基于ANSYS有限元模拟,采用随机分布,建立了不同体积分数(10％、15％、20％、30％)、不同界面过渡区厚度(0、10、20、50和100μm)的ZTA陶瓷颗粒增强高铬铸铁基复合材料模型.结合实验,研究了不同复合材料热处理后的残余应力分布.结果 表明:复合材料界面过渡区域的存在能够降低界面残余热应力.随着界面过渡区尺寸的增加,残余热应力呈现先增大后减小的趋势.颗粒体积分数低时,界面过渡区对复合材料残余热应力影响作用大;颗粒体积分数高时,ZTA颗粒对复合残余应力起主要影响作用.     

焊态及焊后热处理熔敷金属组织及硬度分析

采用D132焊条在45钢母材金属上进行焊条电弧堆焊,熔敷金属为两层。为了减小熔敷金属内的焊接残余应力,改善其组织结构和硬度,对试样进行焊后热处理,回火温度分别为400℃、550℃和700℃,保温时间均为2 h。分析焊态及焊后热处理的熔敷金属显微组织和硬度,试验结果表明:焊态时的熔敷金属存在魏氏组织,但随着热处理温度的升高,魏氏组织消失,残余奥氏体的含量却在增多;对比发现,熔敷金属硬度值在回火温度为400℃时最大,在回火温度为700℃时最小,回火温度为550℃时熔敷金属的硬度值处在二者之间,由此可见,随着温度升高熔敷金属硬度值却在下降。     

ZTA陶瓷/高铬铸铁复合材料浸渗组织及机理

以高铬铸铁为金属基体,添加Ti粉的ZTA陶瓷颗粒为增强体,采用无压浸渗方法制备了ZTA陶瓷/高铬铸铁复合材料。采用SEM、EDS、XRD等试验方法分析了该复合材料的成分分布和组织结构。结果表明,高铬铸铁熔体能够浸渗到Ti含量为5%的ZTA预制体中,并在复合材料中均匀分布;预制体中的Ti颗粒与合金中的Cr元素对浸渗有促进作用;高铬铸铁合金与陶瓷结合界面处存在FeAl_2O_4、FeTiO_5和AlCrO_3相。     

铁路关键耐磨零件堆焊修复技术

采用四种不同类型的焊条在铁路关键零件上进行堆焊试验,分析不同堆焊金属的硬度及显微组织,同时测试不同试样的磨损失重量,在体视显微镜下观察了不同试样的磨损形貌.结果表明,高铬铸铁型堆焊合金中含有大量的初生及共晶碳化物,堆焊金属硬度约HRC60,当碳化物分布均匀且密集时,可大大提高堆焊金属的耐磨性.     

堆焊

20093282B4C对高碳铬铁自保护药芯焊丝力学性能的影响/王清宝…//焊接学报.-2008,29(11):109~112通过改变高碳铬铁中熔覆金属B4C的含量,分别考察了B4C对堆焊熔敷金属金相组织、硬度和不同载荷下耐磨性的影响,并对堆焊熔敷金属磨损形貌进行了分析。结果表明,随B4C含量的增加,初生碳化物的生长方向性越来越明显,成定向生长趋势,并且熔敷金属的宏观硬度逐渐增大,但B元素含量超过0.5%时,硬度变化趋缓;不同载荷磨损条件下,B4C强化的熔敷金属表现出耐磨性不同,堆焊熔敷金属耐磨面碳化物断裂或剥落少时,表现出良好的耐磨性,当碳化物大量断裂或剥落时,耐磨性变差。图5表3参420093283焊条电弧堆焊自熔性合金复合粉末的研究/张勇…//焊接.-2008(12):51~54采用焊条电弧焊堆焊技术,在Q235钢表面堆焊铁基、铁基和镍基复合粉末。研究添加自熔性合金粉末后堆焊层的性能状况。利用金相显微镜对堆焊层的金相组织进行了研究,通过硬度和磨损试验测试了堆焊层表面的硬度和耐磨性。结果表明,添加铁基自熔性合金或铁镍混合自熔性合金粉末均提高了堆焊层的硬度,并且随着添加量的增加,硬度和耐磨性也有相应的提高,且...     

堆焊

20093282B4C对高碳铬铁自保护药芯焊丝力学性能的影响/王清宝…//焊接学报.-2008,29(11):109~112通过改变高碳铬铁中熔覆金属B4C的含量,分别考察了B4C对堆焊熔敷金属金相组织、硬度和不同载荷下耐磨性的影响,并对堆焊熔敷金属磨损形貌进行了分析。结果表明,随B4C含量的增加,初生碳化物的生长方向性越来越明显,成定向生长趋势,并且熔敷金属的宏观硬度逐渐增大,但B元素含量超过0.5%时,硬度变化趋缓;不同载荷磨损条件下,B4C强化的熔敷金属表现出耐磨性不同,堆焊熔敷金属耐磨面碳化物断裂或剥落少时,表现出良好的耐磨性,当碳化物大量断裂或剥落时,耐磨性变差。图5表3参420093283焊条电弧堆焊自熔性合金复合粉末的研究/张勇…//焊接.-2008(12):51~54采用焊条电弧焊堆焊技术,在Q235钢表面堆焊铁基、铁基和镍基复合粉末。研究添加自熔性合金粉末后堆焊层的性能状况。利用金相显微镜对堆焊层的金相组织进行了研究,通过硬度和磨损试验测试了堆焊层表面的硬度和耐磨性。结果表明,添加铁基自熔性合金或铁镍混合自熔性合金粉末均提高了堆焊层的硬度,并且随着添加量的增加,硬度和耐磨性也有相应的提高,且...     

热处理对高铬铸铁组织与耐磨性的影响

研究高铬铸铁经过不同热处理后的组织与耐磨性能.结果表明,奥氏体化温度越高,碳化物溶解越多,空冷后碳化物体积分数越小,1050 ℃×0.5 h空冷后,碳化物体积分数为21％.随奥氏体化温度、等温温度的升高,二次碳化物析出量增加,微区显微硬度增高.1050℃×0.5 h+280℃×1.5h处理后,与铸态高铬铸铁相比磨损量减少了35％.     

ZTA颗粒增强高铬铸铁基复合材料制备及磨损性能研究

将粒度为-10+16目的 ZTA(Zr O2增韧Al2O3)颗粒表面进行合金化处理后,与自制粘结剂按照一定的比例混合、成型、烧结,获得蜂窝状陶瓷预制件;然后,浇注高铬铸铁铸渗预制件,制备出ZTA陶瓷颗粒增强高铬铸铁基复合材料。结果表明,复合材料中ZTA陶瓷颗粒与高铬铸铁基体界面结合致密,无气孔、夹杂、裂纹等缺陷;在环块三体磨料磨损条件下,复合材料耐磨性能为高铬铸铁基材的4.85倍。将该材料制备的陶瓷金属复合磨辊及衬板投入电厂使用,用户反应良好。     

等离子弧堆焊WC增强型高铬铸铁的组织和性能

采用等离子弧粉末堆焊技术在Q235钢表面分别堆焊高铬铸铁和WC增强型高铬铸铁,通过对各堆焊层的显微组织、化学成分、显微硬度、耐磨性和耐蚀性进行对比分析,揭示WC颗粒对高铬铸铁堆焊层的影响。结果表明,高铬铸铁堆焊层显微组织由初生(Fe,Cr)7C3和共晶组织组成,WC增强型高铬铸铁堆焊层由初生碳化物、WC颗粒和共晶组织组成。与高铬铸铁相比,WC增强型高铬铸铁由于WC的加入,初生碳化物面积分数非常高,共晶组织数量相应减少;WC增强型高铬铸铁的硬度,耐电解腐蚀性和耐热腐蚀性均优于高铬铸铁。两种堆焊层熔合线处的硬度陡降,结合线扫描结果说明,WC的加入不影响WC增强型高铬铸铁堆焊层与基体界面处的冶金结合和堆焊质量。     

颗粒增强高铬铸铁基复合材料的制备、组织与性能

将粒径为1～3 mm的ZTA(ZrO2增韧Al2O3)陶瓷颗粒与自制粘结剂均匀混合后填充到具有蜂窝状内腔的模具中固化后获得蜂窝状多孔陶瓷预制体,浇注高铬铸铁金属液铸渗陶瓷预制体成功制备出ZTA陶瓷颗粒增强高铬铸铁基耐磨复合材料,并考察了复合材料的三体磨料磨损性能.结果表明:复合材料中陶瓷颗粒的体积分数为48％～58％;陶瓷颗粒与基体界面致密,无缩孔、裂纹等缺陷;经热处理后复合材料的耐三体磨料磨损性能是工程中常用的Cr20高铬铸铁的5.9倍.