WC含量对明弧堆焊奥氏体合金显微组织及耐磨性的影响

采用金属粉型药芯焊丝自保护明弧焊制备Cr9Mn6Nb2WVSi Ti奥氏体耐磨堆焊合金,借助XRD,SEM,EDS及光学显微镜研究外加WC颗粒对其显微组织及耐磨性的影响。结果表明,随焊丝药芯中WC增加,奥氏体晶粒细化,沿晶分布的多元合金化碳化物数量增加。初生γ-Fe相原位析出了(Nb,Ti,V)C相和残留WCx颗粒,起到晶内弥散强化作用,沿晶分布的(Nb,Ti,V)C和M_6C(M=Fe,Cr,Mn,V,W)相隔断了网状或树枝状的沿晶M_7C_3相,使其细化、断续分布而提高合金韧性,减轻沿晶碳化物数量增加的不利影响。硬度和磨损测试结果显示,明弧堆焊奥氏体合金洛氏硬度仅为40~47,但其磨损质量损失低于高铬铸铁合金,具有良好耐磨性;随外加WC含量提高,奥氏体合金晶内和晶界显微硬度差异显著减小,合金表面趋于均匀磨损而改善耐磨性。该奥氏体合金的磨损机制主要是磨粒显微切削,适用于带有一定冲击载荷磨粒磨损的工况下使用。     

添加铌强化Fe-Cr-C堆焊层的磨粒磨损性能

在Fe-Cr-C药芯焊丝中添加适量的铌铁粉,采用自动焊设备制备出含有适量硬质相NbC的堆焊层,分析了硬质相NbC对Fe-Cr-C堆焊层组织和性能的影响。研究表明,在Fe-Cr-C堆焊层中的M7C3尺寸略大,生成了硬质相NbC的堆焊层的初生碳化物尺寸均匀,分布更加弥散,含NbC的堆焊层硬度达到61.4HRC,与Fe-Cr-C堆焊层的52.8HRC相比提高了约16.29%,相对耐磨性提高43%。MC型硬质相NbC的显微硬度达到2 237HV。NbC断面呈不规则的多边形,呈团簇状聚集在一起,分布不均匀。     

高铬铸铁型自保护药芯焊丝的研制

所研制的药芯焊丝采用自保护方式,焊接工艺性能良好。堆焊层表面裂纹细密,呈网状分布。堆焊金属合金系为Fe-Cr-C,微观组织主要是初生碳化物(Cr、Fe)7C3和共晶组织。初生碳化物呈六棱柱状、垂直于基材方向生长,其横截面的显微硬度达1 771 HV。共晶组织分布在初生碳化物周围,其硬度约为800 HV左右。堆焊层洛氏硬度为64.2 HRC。     

明弧堆焊Fe-Cr-C-Nb耐磨合金的组织及性能研究

采用自保护药芯焊丝明弧堆焊方法在45钢表面制备了Fe-Cr-C-Nb堆焊合金,使用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、洛氏硬度计、磨损试验机等设备,研究了铌铁含量对Fe-Cr-C-Nb堆焊合金显微组织、硬度及耐磨性能的影响。研究结果表明,Fe-Cr-C-Nb堆焊合金的显微组织由γ-Fe、NbC、M7C3、M3C、和少量α-Fe组成。随着Nb元素的增加,析出的NbC总量增加并弥散分布,形态由颗粒状向树枝状演变,同时γ-Fe颗粒的生长得到抑制,从而细化了合金晶粒,提高了Fe-Cr-C-Nb堆焊合金的韧性和强度。硬度及耐磨性能试验结果表明,随着Nb含量的提高,Fe-Cr-C-Nb堆焊合金的硬度增加,耐磨性能先升高后降低。     

预置硅铁对高铬堆焊合金组织及耐磨性的影响

共晶碳化物形态影响高铬合金的致脆性。采用药芯焊丝自保护明弧焊方法熔化预置粉末形成高铬堆焊合金,借助金相显微镜、X射线衍射仪及扫描电子显微镜等手段,考察了预置硅铁含量对其组织和耐磨性的影响。结果表明,随着预置硅铁增加,合金初生M7C3相(M代表Fe、Cr、Mn等金属元素)由板条状转变为六方块状弥散分布,其四周共晶碳化物形态由片状转变为颗粒状,显著不同于常规层片状共晶。焊道预置药芯焊丝熔敷金属质量40%~60%的合金粉末,在焊接热输入总量不变的条件下,不仅可使单位熔敷金属的热输入量减小28%~38%,降低焊缝残余热应力,而且使熔敷效率提高36%~55%,并改善了共晶碳化物形态。合金磨损失重随预置硅铁增加而梯次减小,耐磨性提高了40%;该合金磨损机制包括磨粒的显微切削和显微剥落2种,其显微剥落量因共晶碳化物形态改善而持续减小。     

高硼合金在布料溜槽表面堆焊分析

针对高铬堆焊合金高温下宏观硬度、耐磨性下降的缺点,本文采用高硼合金为主要添加物的堆焊焊丝。通过硬度,金相,磨粒磨损实验对硼化物在堆焊合金中的作用进行了分析。通过硬度实验表明:950℃保温2h随炉冷却后,高硼堆焊合金宏观硬度未发生变化,硬度稳定;通过金相组织观察发现,堆焊合金中含有大量硬质相;通过XRD分析确定,硬质相为Fe2B;通过磨粒磨损试验表明:950℃保温2h随炉冷却后,与高铬堆焊合金相比,高硼堆焊合金的抗磨损性能提高2.5倍。与高铬堆焊合金相比,采用高硼堆焊合金制造布料溜槽具有硬度高,耐磨性好,使用效果优越的特点。     

不锈钢表面激光熔覆镍基合金层研究

采用多层多道搭接的激光熔覆方法在0Cr18Ni10Ti不锈钢表面上分别熔覆两种镍基合金涂层.1#合金涂层的硬度在HRC34左右,无开裂;2#合金涂层的硬度在HRC47左右,易开裂.采用硬度较低的1#合金涂层作为过渡层成功解决了2#合金涂层的开裂问题,成功制备出大面积较厚涂层.经光学显微镜(OM)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)以及能谱(EDS)分析可知,大面积熔覆层的表层主要由γ-Ni枝晶、块状γ-Ni和M12C型碳化物增强相组成.显微硬度测试表明,表层平均硬度达HV0.2583,自熔覆层表层至基体,显微硬度逐渐降低.     

Ni60-Cr_3C_2-WC/TiC等离子堆焊层耐磨性能的研究

本研究使用等离子堆焊技术,采用冶金结合的方式将Ni60、WC、Cr_3C_2和TiC等混合粉末以一定的比例熔覆在基体的表面,利用粉末材料的优良特性提高截齿性能。实验结果表明:堆焊层主要由Ni-Cr-Fe奥氏体相,硼化物硬质相、碳化物硬质相组成,由于这些相的存在,使得堆焊层硬度大大提高。3号试样显微硬度达到713.8HV,硬度最大;3号试样在180 min时堆焊层完全磨损,完全磨损时间最长;3号试样的耐磨性最强。     

热处理温度对300M钢表面WC-10Co4Cr涂层结构及磨损特性的影响

采用高速火焰喷涂法(HVAF)在300M钢表面制备WC-10Co4Cr涂层,在真空炉中分别进行900,1 000和1 100℃保温1 h的热处理。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、显微硬度计和UMT-3摩擦试验机等手段对热处理后涂层相结构、显微组织、显微硬度和滑动磨损特性进行表征。研究结果表明:在三种温度下热处理时,涂层中WC、W_2C和Co逐渐转变为Co_3W_3C和Co_6W_6C两种η相;随着热处理温度从900℃提升到1 100℃,Co_6W_6C相逐渐增多,涂层显微硬度先升高后降低;经过1 000℃保温1 h热处理后的涂层硬度达到1 342 HV,在实验载荷20 N,滑动速度600 r/min条件下滑动磨损1 800 s后磨损质量损失为2.93 mg。涂层经1 000℃保温1 h的热处理后拥有最佳的综合性能。     

铺粉厚度对Mo2FeB2涂层组织与性能影响研究

为了探究铺粉厚度对Mo₂FeB₂涂层成形质量和性能的影响机制,采用激光熔覆预置粉末法制备Mo₂FeB₂涂层,研究铺粉厚度对Mo₂FeB₂涂层形貌、显微组织、显微硬度及耐磨性的影响。研究发现：当铺粉厚度增加,涂层的高度、宽度增加,稀释率逐渐降低;铺粉厚度对涂层的相组成没有影响,但涂层中存在的主要相组成有助于提高涂层的硬度、耐磨性等性能;对涂层的微观组织观察发现,随着铺粉厚度的增加,枝晶的数量呈现先增大后减小的趋势,枝晶大小先不变后减小,且铺粉厚度为1.0 mm时枝晶间隙小于另外两种厚度;金相打点测试和元素映射结果表明涂层中出现明显的元素偏析;显微硬度测试表明,铺粉厚度的增加有利于提高涂层的平均硬度;磨损测试表明,铺粉厚度的增加有利于提高涂层的耐磨性能。通过对不同铺粉厚度的宏观形貌、微观组织、硬度及耐磨性分析,综合实际需求与经济效益,1.0 mm为最佳铺粉厚度选。     

Ti_2AlNb基合金等离子渗碳层的组织结构与摩擦性能

采用双层辉光等离子表面合金化技术在Ti2AlNb基合金表面渗碳以提高其耐磨性,通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪、动态显微硬度系统等对渗碳层的微观组织、相组成及动态显微硬度进行表征,并采用HT2500型摩擦磨损试验机对其耐磨性进行测试。结果表明,经等离子渗碳后Ti2AlNb基合金可获得厚度约11μm的表面渗碳层,且该层碳元素含量由表及里呈梯度变化。合金渗碳层主要由纯C、TiC及Ti2AlC相组成,表面动态显微硬度达9.61 GPa。渗碳试样的比磨损率仅为基体合金的1.82%,耐磨性能大大提高。     

激光熔化沉积AlxCoCrFeNiMn组织与性能研究

为了探讨Al元素对Al_xCoCrFeNiMn (x=0,0.2,0.4,0.6,0.8,1.0)高熵合金(HEAs)相组成、显微组织、力学性能的影响，并得到具备高强度和高塑韧性的高熵合金成分。选用激光熔化沉积技术(LMD)制备Al_xCoCrFeNiMn HEAs块体，并对其进行宏微观形貌观察、相组成表征和力学性能测试。研究发现，随着x从0增加到1.0，晶粒沿〈100〉方向的择优取向性逐渐消失；显微组织由粗大的树枝晶到柱状晶再到类似于魏氏组织的层片状结构，并且晶粒逐渐细化；相组成由面心立方(fcc)向体心立方(bcc)+fcc结构转变；硬度、强度和耐磨性逐渐提高，Al_0.8合金的硬度为HV 292，抗拉强度为774.5 MPa，磨损率降低了53.5%；延伸率呈现先增加后降低的趋势，Al_0.4合金的延伸率最高为51.0%；随着Al含量进一步增加，合金延伸率出现恶化，Al_0.8合金的延伸率仅为5%。经综合对比，Al_0.6合金抗拉强度提高了41.7%，硬度提高了2...     

用复合碳化物强化硬面堆焊合金的高温耐磨性

就利用复合碳化物强化的硬面堆焊合金而言 ,其耐磨性与显微组织和表面粗糙度有密切关系。堆焊硬面合金的高温耐磨性比采用埋弧焊接方法的低碳钢高 1倍。为了研究复合碳化物的作用 ,在硬面焊接焊条中添加不同配比的 Fe WTi C和 WTi C碳化物粉末 ,利用可控制速度、负载和温度的高温耐磨试验机进行了热轧模拟实验。显微组织分析结果表明 ,六面体和条状的复合碳化物均匀分布在贝氏体母材上。增加这些碳化物的体积分数 ,综合的硬度和耐磨性也相应提高。采用 Fe WTi C碳化物粉末的硬面焊接合金母材 ,比采用 WTi C碳化物粉末的硬面焊接合金母…     

钼含量对高铬铸铁堆焊层组织及耐磨性的影响

高铬铸铁堆焊层因其较高的耐磨性而广泛应用于各种大型工业设备的内部衬板,研究发现Mo系碳化物可为初生碳化物的生成提供形核点从而细化组织,但Mo元素除了提供形核点外是否对组织存在别的作用仍尚待研究。为了研究Mo含量对高铬铸铁堆焊层组织与性能的影响,设计了一种含Mo超高碳高铬堆焊耐磨板,利用XRD、SEM分析了Mo元素对堆焊层组织、相组成以及磨损后堆焊层表面和纵截面的影响,利用EDS分析了元素在各相中的分配情况,并进一步利用硬度和干砂磨料磨损试验,研究了Mo合金化对高铬高碳堆焊层硬度和耐磨性的影响。结果表明,Fe-Cr-Mo-C合金堆焊层组织主要由γ相、M₇C₃(M=Fe、Cr)组成。随着Mo含量的提高,堆焊层内初生碳化物含量降低,奥氏体含量增加,单个初生碳化物尺寸先减小后增大;初生碳化物硬度增加,堆焊层宏观硬度先增加后降低;磨损后初生碳化物截断裂纹减少,剥落逐渐减少,其中30Mo试样出现了共晶碳化物的剥落。加入0.13%Mo后磨损失重减少了13.6%,加入0.30%Mo后磨损失重增加了20.0%。这是因为Mo原子的加入会提高初生碳化物的硬度,但是...     

激光熔覆高熔点AlCrFeMoNb_xTiW高熵合金涂层组织及耐磨性能

为了提高高速切削刀具的表面耐磨性能,设计了一种高熔点高熵合金成分体系,采用激光熔覆技术制备了AlCrFeMoNb_xTiW高熵合金涂层。利用光学显微镜(OM),X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM)等手段对其显微组织进行表征分析;利用显微硬度计、摩擦磨损试验机对涂层硬度及耐磨性能进行了检测。结果表明:熔覆层相组成主要由BCC,(Nb,Ti)C及Laves相所组成;当Nb原子分数为1时,涂层显微组织为胞状树枝晶及颗粒状碳化物;随着Nb原子比增加,涂层组织逐渐由放射状共晶向长条树枝状过共晶组织转变,但弥散分布的颗粒状(Nb,Ti)C始终存在于涂层内部。涂层硬度逐渐上升,当Nb原子分数为7时,涂层的最高硬度可达HV0.21017。磨损实验表明,各个Nbx涂层的平均摩擦系数差别不大;磨损量随着Nb含量的升高而降低;涂层磨损机制主要以磨粒磨损为主。     

TiC含量对TiCp/M2高速钢复合材料性能的影响

采用高能球磨法制备了TiCp/M2高速钢复合粉末,并利用放电等离子烧结(SPS)技术制备出不同TiC含量的颗粒增强M2粉末冶金高速钢复合材料(TiCp/M2)。测试了粉末粒度分布,观察了粉末形貌及其烧结试样的显微组织,检测了烧结试样的密度、硬度、抗弯强度及摩擦磨损性能,并探讨了复合材料的磨损机理。结果表明:球磨20h后,粉末形态由近似椭球形转变为不规则形状;放电等离子烧结后复合材料的显微组织均匀细小,晶粒平均尺寸小于2μm,M6C型碳化物平均尺寸小于1μm;致密度、抗弯强度随TiC含量的提高而有所降低,硬度在TiC含量为10%时达到最大值59HRC;TiCp/M2试样的磨损量随着TiC含量的增加呈现先下降后上升的趋势,当TiC含量为10%时复合材料具有最佳的耐磨性能,其磨损量约为基体材料的1/3。     

激光熔覆Fe-Mo-V-C合金涂层组织及摩擦磨损性能

采用同轴送粉激光熔覆技术在45~#钢基材表面制备Fe-Mo-V-C合金涂层。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)等测试分析手段表征涂层的物相组成、组织形貌和元素分布。采用维氏硬度计和干滑动摩擦磨损试验机测试涂层显微硬度和摩擦磨损性能,并分析其摩擦磨损机理。结果表明:激光熔覆Fe-Mo-V-C合金涂层的主要物相成分为α-Fe相与(α-Fe,Ni)、Fe_4V、Fe_(9.7)Mo_(0.3)等铁基合金相,VC、V_8C_7、VB、Fe_3C等金属间化合物相,以及铁基金属相与渗碳体组成的共晶组织;涂层致密均匀,细小的硬质颗粒在金属基体中呈均匀、弥散、密集分布。当熔覆功率为1 600 W时,涂层平均显微硬度达1 020 HV0.2,其耐磨性是基材的14倍。VC等硬质颗粒的"弥散强化"赋予涂层高硬度,在磨损过程中起到"扎钉"和"抗磨骨架"作用,大幅提高了铁基涂层的耐磨性。     

镍铬轴承合金固溶时效态组织特征与力学性能

研究了00Cr40Ni55Al3Ti轴承合金固溶态和时效态的组织特征及硬度变化规律。结果表明:随着固溶温度的升高,α-Cr相析出数量呈下降趋势,在1 200℃时α-Cr相尺寸最小,面积分数仅为8.45%;高于1 200℃时,α-Cr相尺寸逐渐增大,数量减少。固溶处理后冷却速度越快,α-Cr相析出数量越少,硬度降低;固溶温度在1 190～1 210℃之间以138℃/s进行冷却,经600℃×6 h时效处理后,硬度超过59.7HRC,合金微观组织主要由球状α-Cr相和均匀片层组织及弥散分布其中的纳米级γ′相组成,硬度较为均匀。1 200℃固溶处理以138℃/s进行冷却,经550℃保温6 h后,00Cr40Ni55Al3Ti合金显微组织为球状α-Cr相、片层组织和非片层组织,非片层组织面积分数约为32.21%,片层组织硬度达703HV,非片层组织硬度为249HV;当时效温度为600和650℃时,时效时间在5～7 h范围内,显微组织为均匀分布的片层组织和球状α-Cr相,硬度为676HV～712HV。00Cr40Ni55Al3Ti轴承合金在1 190～1 210℃之间进行固溶处理后快速冷却(冷却速度大于138℃/s),经600℃时效处理6 h后,洛氏硬度可达到60HRC以上。     

感应熔覆Mo2FeB2/Fe耐磨涂层的组织与性能研究

本文采用真空反应烧结合成出Mo2FeB2硬质颗粒,并采用感应熔覆技术在钢基体表面成功制备出以Mo2FeB2为强化相的硬质涂层,并对其组织结构、界面相容性和耐磨性进行了研究。结果表明,在1 350℃真空烧结30min所制得Mo2FeB2硬质相颗粒分布均匀致密且硬度高;感应熔覆Mo2FeB2/Fe涂层的硬质相最佳含量为50%质量分数,涂层组织分布均匀孔洞较少,硬度高达65.5HRC,涂层与基体结合良好。磨损试验表明,Mo2FeB2强化层具有比YG8硬质合金更好的耐磨性。     

Cu对牙科用Ti-10Zr合金组织和耐磨性能的影响

采用WS-4型非自耗电弧炉制备了含Cu的牙科用Ti-10Zr-xCu合金系,通过物相分析、显微组织观察、硬度和磨损性能测试等手段,研究Cu元素对牙科用Ti-10Zr合金组织和耐磨性能的影响。结果表明,该系列合金由α主相和少量的β相组成,随Cu含量的增加,合金中β相比例增大,且细晶强化作用逐渐加强。合金的维氏硬度从230 MPa增加到290 MPa,比Ti-10Zr合金高5%～26%。同时,随Cu含量增加,合金粘着磨损、磨粒磨损作用逐渐减弱,耐磨性显著提高。当铜含量为3%时,合金具有最好的综合力学性能。