扶正器堆焊耐磨合金工艺

扶正器是石油钻井不可缺少的取心工具之一,过去我国石油钻井扶正器都是采用螺旋型式,其加工工艺复杂,耐磨层气焊堆焊碳化钨合金质量差,难度大。我厂在一批扶正器生产过程中,参照国外先进钻井工具,改进了扶正器的结构设计(如图)。在调质状态下,扶正器耐磨层采用手工电弧堆焊耐磨合金工艺,经多次试验,各项指标均达到设计要求,硬度、耐磨性、造价等指标优于美国钻井公司的同类产品。在实践中,摸索出一套适应野外作业的堆焊工艺参数,从而结束了同类产品生产、修复靠气焊堆焊的历史。     

Fe基高温耐磨堆焊合金的优化设计

采用一次回归正交设计的方法实现了对Fe基高温耐磨堆焊合金配方的优化设计。通过对试验结果的直观和方差分析，建立合金系统堆焊层的高温耐磨性(考查指标为760℃磨损失重△W)与合金系统组分之间的线性回归方程．构造相应的混合惩罚函数．对目标函数求极值，从而获得合金的最优配方。     

铬镍钨铌系铁基高温耐磨合金等离子弧堆焊

通过高温硬度 ，高温磨损试验，成功地研究了铁基Ｃｒ－Ｎｉ－Ｗ－Ｎｂ系高温耐磨料磨损等离子弧堆焊合金粉末，从而可替代价格昂贵的镍基和钴基等离子弧焊合金，同时系统地研究了合金元素高温耐磨性的影响规律及磨机理。     

CrMoWVNbTi系耐磨铁基堆焊合金的量化设计和结构研究

从硬度、抗裂性和耐磨性等试验着手,通过分析堆焊层的显微结构,明 确其合金化机理及形成条件,进而实现强化机构的量化设计、达到堆焊层显微结构的取利避害,解决高硬度和抗裂性之间的矛盾,并研制出综合性能优异的铁基耐磨堆焊合金。     

铁基堆焊耐磨合金的研究现状

概述耐磨堆焊材料、方法的分类及堆焊层合金元素的性质和堆焊层中碳化物形成特点;对铁基堆焊耐磨合金的固溶强化、第二相强化(弥散强化和析出强化)、晶界强化、热处理和定向凝固等强化方法进行了论述。分析合金元素在堆焊层中的作用、磨料磨损的形貌以及铁基耐磨合金的耐磨机理。铁基堆焊具有成本低、品种多,且易于改变堆焊层强度、韧性、耐磨性、抗冲击性等优点。铁基堆焊耐磨合金是当前研究的重要方向之一,应用前景广阔。     

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。     

冷堆焊高硬度耐磨复合合金

运用正交试验法,试验测定了不同成分的熔炼焊剂与不同合金含量的陶质焊剂复合堆焊时,堆敷金属的主要成分、含量及渣系对堆焊层硬度与韧性的影响规律,探讨了其中各种合金元素的合适含量及比例、复合变质剂和活性剂的含量及影响、渣系的合理调整等,找出了陶质焊剂的最佳配方及合适的熔炼焊剂,并检测了其堆敷金属的硬度、耐磨性能、抗裂性能和金相组织,最终研制出了一种冷焊不裂、抗磨损性能不减、焊层硬度达ＨＲＣ６０的高硬度、     

Fe-Cr-C耐磨堆焊合金中初生碳化物生长方向的控制

用两种方法对Fe-Cr-C系耐磨堆焊合金中初生碳化物的生长方向进行了研究。探讨了含碳量(质量分数，％)分别为3．34、4．11、5．16和6．5的耐磨堆焊合金碳含量及铬一碳比对初生碳化物的生长方向的影响，并采用控制冷却条件的方法对堆焊层微观组织中碳化物定向生长进行了研究。得出了冷却条件对初生碳化物生长方向的影响规律。试验结果表明，碳含量及冷却条件对耐磨堆焊层的金相组织起决定性的作用，提高含碳量或降低铬一碳比会使Fe-Cr-C系耐磨堆焊合金中初生碳化物趋向垂直于耐磨堆焊层表面生长，并且初生碳化物的密度显著提高。冷却条件和散热方向可以有效地控制初生碳化物的生长方向，采用基板背面水冷却的方法可以使初生碳化物趋向垂直于耐磨堆焊层表面生长。当改变冷却条件降低冷却速度时，初生碳化物会随机地沿任何方向生长。     

稀土元素对高温耐磨堆焊合金性能影响的研究

研究在焊条药皮中加入不同含量的稀土元素对１Ｃｒ５Ｗ１０Ｍｏ２Ｖ３堆焊合金高温性能，碳化物形成及分布，耐磨性的影响，试验结果表明加入适量的稀土元素，可提高组织的高温稳定性，回火二次硬化、抗蠕变能力，细化晶粒，改善塑韧性，使碳化物在晶界聚集形成耐磨网架，比不加稀土元素的同类合金耐磨性提高１倍。     

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.     

Fe—Cr—Mn—B系耐磨合金堆焊焊条的研制

研制的Ｆｅ－Ｃｒ－Ｍｎ－Ｂ合金系列耐磨堆焊层由奥氏体与硼化物共晶体组成，常温下的耐磨性是高锰钢的三倍左右，该系焊条不但具有良好的机加工性能，具有良好的加工硬化效应。     

新型中碳中铬合金钢耐磨衬板的研制与应用

新型中碳中铬合金钢耐磨衬板采用微合金B、Ti元素细化晶粒,提高钢液洁净度,用RE变质处理提高综合力学性能,不添加昂贵的Mo、Ni等合金元素,使产品成本大大降低,节能增效十分明显.与传统的中碳中铬合金钢耐磨衬板相比,冲击韧度高,耐磨性好,是一种优良的新型耐磨材料.     

铁基高碳耐磨堆焊焊条性能研究

以泥状石墨和高碳铬铁粉为合金粉,通过大量试验制取工艺性能、耐磨性能良好的铁基高碳耐磨堆焊焊条,并分析了碳对微观组织和耐磨性的影响.试验结果表明,在高碳耐磨堆焊焊条中,添加适量的铁红和长白石有助于提高焊条的工艺性能,石墨含量超过6%后焊条的工艺性能变差;对高碳耐磨堆焊合金,随含碳量的增加,初生碳化物数量越来越多,体积越来越大,且初生碳化物成定向生长,耐磨性也增加.     

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。     

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.     

中铬奥氏体合金抗冲击磨损堆焊材料

针对高应力磨粒磨损工况条件研制的中铬Ｃ－Ｃｒ－Ｍｏ系奥氏体体堆焊材料ＦＡＷ焊条,具有焊接工艺性好,堆焊金属抗裂性好和加工硬化率高的特点,是替代奥氏体锰钢的理想焊接材料。通过对该材料的化和磨损性能及其机理的试验研究,探讨了合金的冷作硬化及冲击磨损的一般规律。硬化机制以形变强化与碳化物析出强化为主,磨损形式以塑性凿削式去除为主。     

钻杆接头耐磨带堆焊药芯焊丝的研究

研制一种Fe-B-Nb-Ni系钻杆耐磨带堆焊药芯焊丝,采用CO2气体保护堆焊方法,制备Fe-B-Nb-Ni耐磨堆焊合金,利用OM,SEM,XRD等方法对堆焊合金的显微组织进行了观察分析,对堆焊层的硬度及耐磨性能进行了测试分析.结果表明,Fe-B-Nb-Ni堆焊合金耐磨性能比国外某进口药芯焊丝提高了约37％,其宏观硬度值达到HRC60.5～62.2.Fe-B-Nb-Ni堆焊合金的显微组织为马氏体+铁素体+少量渗碳体+颗粒状NbC+包晶Fe3(B,C)+共晶Fe23(B,C)6、Fe3(B,C)+少量共晶Fe2B相,其中NbC硬质颗粒弥散的分布于基体中,基体中的马氏体组织具有优异的强度和耐磨性,起到了很好的耐磨骨架的作用.Fe-B-Nb-Ni堆焊合金的磨损机理主要是犁沟式微切削和局部的硬质相剥落.     

Fe—Cr-C系耐磨高抗裂堆焊合金的设计和探讨

为了提高材料表面的耐磨料磨损性能,对自制的Fe-Cr-C系堆焊焊条进行了正交优化设计.以石墨、铌铁、钼铁、铬铁的含量为因子,以综合评分做为判定指标,采用三水平四因子进行统计分析,得出了最优的焊条配方.采用光谱仪、洛氏硬度计、光学显微镜、扫描电镜、EDAX能谱以及磨损试验机分析了堆焊层的成分、组织和性能,结果表明,优化焊条的堆焊层硬度达到HRC 58.9,堆焊层组织为混合型马氏体和少量残余奥氏体+弥散分布的NbC颗粒.该焊条具有高抗裂性、焊前不预热、焊后不缓冷、连续堆焊不产生裂纹的特点.