耐冲蚀磨损堆焊焊条及性能研究

研制出一种耐冲蚀磨损堆焊焊条,在低碳钢Q235上进行堆焊试验,研究堆焊层金属显微组织及其耐冲蚀磨损性能。结果表明,该焊条具有良好的焊接工艺性能,堆焊过程中飞溅较小,电弧稳定,焊缝成形美观,脱渣性较好,未发现气孔、裂纹等明显焊接缺陷。堆焊层金属显微组织主要为板条马氏体和大量细小弥散分布的碳氮化物析出相;析出相沿基体晶界和晶内均匀析出,产生析出强化作用;堆焊层金属硬度分布均匀,平均硬度为HRC43.8,具有良好的使用性能。与ZG35Si Mn材料相比,堆焊层金属的耐冲蚀磨损性能提高了0.87倍,可用于冲蚀磨损破坏严重部件的制造与修复。     

电渣堆焊高铬铸铁硬面层结合界面及磨损性能

用电渣堆焊的方法在低合金钢上堆焊高铬铸铁硬面层,讨论了电流、电压及装配间隙等工艺参数对渣池功率密度以及硬面层成形质量的影响,对硬面层及堆焊界面进行了组织观察和耐磨损性能分析。结果表明:热输入过大会导致低合金钢过熔,而热输入过小则会在堆焊界面产生夹渣和未熔合;热输入功率密度为6~6.5W/mm~2时,电渣堆焊可以在低合金钢上堆焊大厚度无缺陷高铬铸铁硬面层;堆焊层与基体结合良好;高铬铸铁硬面层平均硬度700 HV,约为低合金钢基材硬度的2倍;摩擦失重为低合金钢基体摩擦失重的27.3%,高铬铸铁硬面层耐磨粒磨损性能优势明显。     

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。     

马氏体不锈钢耐磨焊条及其性能

马氏体不锈钢具有高强度、良好的耐磨损性能以及一定的耐腐蚀性能。研制了一种马氏体不锈钢耐磨焊条,在低碳钢Q235上进行堆焊试验,分析堆焊接头的组织转变,并研究堆焊合金的耐磨性能。结果表明,该焊条具有良好的焊接工艺性能,堆焊层金属与母材结合良好,未出现裂纹等缺陷;堆焊层组织为板条马氏体+碳氮化物+少量残余奥氏体;碳氮化物沿马氏体基体和晶界析出,呈弥散分布,起到细晶强化和析出强化的作用;与母材相比,堆焊层金属的硬度和耐磨损性能明显提高,其磨损机制主要为显微切削和塑性变形。     

不同磨粒对ZTA结构陶瓷冲蚀磨损性能的影响

针对液/固双相流冲蚀磨损工况,选用不同硬度的SiO2、Al2O3、SiC冲蚀磨粒,对ZTA(ZrO2增韧Al2O3)结构陶瓷和Cr15Mo3高铬铸铁进行了冲蚀磨损性能对比试验,并对试验材料磨损机理和微观失效表面形貌进行了分析和讨论.结果表明:对于同一种硬度的冲蚀磨粒,冲蚀磨损过程中Cr15Mo3高铬铸铁材料的冲蚀磨损多,ZTA陶瓷的冲蚀磨损少;冲蚀磨损过程中浆料固体颗粒硬度越高,试验材料的磨损越多,同时ZTA陶瓷抗冲蚀磨损性能越明显,对应于不同硬度的SiO2、Al2O3、SiC冲蚀磨粒,ZTA陶瓷抗冲蚀磨损性能分别为Cr15Mo3高铬铸铁的5.8、7.0和8.2倍;冲蚀磨损过程中Cr15Mo3材料失效有明显的方向性和腐蚀痕迹,材料的磨损以微切削、梨沟、冲蚀坑为主,"W"型失效形貌明显,材料组织中高硬度的碳化物有保护基体的作用,随着磨粒硬度的增加,材料表面切削、梨沟、冲蚀坑失效程度增加,ZTA陶瓷材料在冲蚀磨损后无明显的冲蚀方向性,材料磨损是晶界粘结相磨失、晶粒裸露为主,细小颗粒ZrO2的存在及增韧作用使陶瓷相中气孔数量少,并减少因疲劳裂纹扩展引起的材料破坏.     

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。     

铬锰铜合金白口铸铁抗冲蚀磨损性能研究

以铸态铬锰铜合金白口铸铁为对比材料,考察了热处理后的铬锰铜合金白口铸铁的抗冲蚀磨损性能,并对试验材料的冲击断口形貌、抗冲蚀磨损失效机理和冲蚀磨损横切面的金相组织进行了分析。结果表明,在相同的冲蚀条件下,热处理后的两种铬锰铜合金白口铸铁的抗冲蚀磨损性能分别是铸态的1.14倍和1.35倍;这是因为前两者的硬质相碳化物的硬度高于后者组织中的碳化物,发挥了优越的抗磨削作用,同时保护了基体。基体中弥散分布着二次碳化物及具有良好弹塑性的残余奥氏体,也减缓了砂粒冲刷表面时的材料流失;试验材料的冲击断口形貌和冲蚀磨损形貌上也有明显的区别。     

钻杆接头耐磨带明弧堆焊药芯焊丝的研制

研制了一种用于钻杆接头耐磨带堆焊的YD-100明弧堆焊药芯焊丝,通过金相显微镜、洛氏硬度计、MLS-225型湿式橡胶轮磨粒磨损试验机对其堆焊层的金相组织、硬度、耐磨粒磨损性能进行了研究.试验结果表明.在药芯焊丝中加入微量的硼元素,能显著提高堆焊层的硬度及耐磨性,使堆焊层的硬度达到60 HRC,耐磨粒磨损性能相比优于国外某公司产品.     

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。     

耐高温合金冲蚀磨损性能的改进研究

采用中频感应熔炼技术制得了均匀、致密的耐高温冲蚀合金材料,并对其进行相应的热处理。运用扫描电子显微镜、X射线衍射仪等现代分析手段研究材料的微观结构,并进行硬度、高温磨损等性能测试。试验结果表明：耐热钢中加入适量稀土元素可以提高其抗氧化性能、硬度,细化了晶粒,进而改善材料的抗磨损性能;改进后的抗高温冲蚀材料的铸态组织为奥氏体＋少量铁素体＋一次碳化物;固溶态组织中,枝晶组织明显减轻,晶界原析出相呈断续链状,一次碳化物发生部分溶解;固溶＋时效后的组织为奥氏体＋少量铁素体＋一次碳化物＋二次碳化物。高温冲蚀磨损试验表明,材料的冲蚀磨损行为表现为塑性冲蚀磨损。9#材料抗高温冲蚀性能最理想。     

Erosion resistance of Fe-C-Cr weld surfacing layers

Fe-C-Cr weld surfacing layers with different compositions and microstructures can be obtained by submerged arc welding with welding wire of the low carbon steel and high alloy bonded flux. With the increase of Cr and C in the layers the microstructures are changed from hypoeutectoid steel, hypereutectoid steel to hypoeutectic iron and hypereutectic iron. When the weld surfacing layers belong to the alloyed cast irons the erosion resistance can be raised with the eutectic increase and the austenite decrease. Good erosion resistance can be obtained when the proportion of the primary carbides is within 10 %. The experimental results lay a foundation to make double-metal percussive plates by surfacing wear resistant layers on the substrates of the low carbon steels.     

磁场作用下镍基等离子弧堆焊层的组织及耐磨性能

采用等离子弧堆焊设备将镍基合金粉末堆焊到低碳钢表面的过程中施加直流横向磁场,此后对堆焊层进行硬度、磨损和金相试验以及EDS,XRD分析,并系统地研究直流横向磁场对镍基粉末等离子弧堆焊层组织及耐磨性能、硬质相形态及数量的影响规律,对直流横向磁场的作用机理进行了初步的分析和讨论.结果表明,堆焊电流和磁场电流相匹配,即堆焊电流为140 A和磁场电流为2 A时,堆焊层才能获得最佳的性能,此时堆焊层的硬度为66.3 HRC,磨损量为0.0767 g,并且堆焊层组织中硬质相数量最多且分布均匀,从而增强了堆焊层金属的综合力学性能.     

外加磁场对碳弧堆焊层组织及性能的影响

采用碳弧堆焊方法对Cr-B-Ni-V系铁基合金堆焊时加入直流横向磁场,来细化堆焊层金属的组织,控制硬质相的形态及分布.通过对堆焊层进行硬度、磨损试验和显微组织的分析,得出了磁场强度对堆焊层金属的硬度和耐磨性的影响规律.结果表明,施加磁场比未施加磁场的堆焊层硬度高,耐磨性好;磁场参数与堆焊工艺参数相匹配时,堆焊层的性能达到最佳,即磁场电流3 A,堆焊电流180 A,堆焊速度12 cm/min时,堆焊层硬度最高,耐磨性最好,此时堆焊层中硬质相细小、分布均匀,且呈"六角形",方向一致.     

工艺参数对堆焊层组织性能的影响

采用碳弧堆焊设备制备 Cr-B-Ni-V 系耐磨合金,在制备过程中加入直流横向磁场.外加磁场将与电弧、熔池相互作用形成电磁搅拌现象,细化堆焊层金属的组织,影响硬质相的形核及分布,进而提高堆焊层的综合力学性能.通过对堆焊层进行硬度、磨损试验以及显微组织分析,研究堆焊速度、磁场强度对堆焊层金属的硬度和耐磨性的影响规律.结果表明,堆焊速度应与磁场电流配合使用,才能使堆焊层的性能得到充分改善;当堆焊速度为 12cm/min,磁场电流为 3A 时,堆焊层的硬度得到最大值,而磨损量达到最小值,其具体数值硬度为 54.4 HRC,磨损量为 0.0335 g.

Abstract：

In order to refine the structure of deposited metal and control the morphology and distribution of hard phase in surfacing deposit, DC transverse magnetic field was applied to the carbon arc surfacing of Cr-B-Ni-V iron based alloy system. The influence of magnetic intensity and surfacing speed on degree of hardness and wearing resistance was studied through analyzing the hardness, wearing and microstructures of the surfacing deposit. The results show that good match of magnetic field intensity and surfacing speed can improve the properties of surfacing deposit; the optimal values of surfacing deposit are 54.4 HRC and Δm = 0.033 5 when magnetic field current is 3 A, surfacing current is 180 A and surfacing speed is 12 cm/min.     

磁场参数对堆焊层组织性能的影响

对低碳钢表面进行Fe5,Fe3和钴基合金粉末等离子弧堆焊时外加纵向直流磁场,研究了电磁搅拌对堆焊层金属组织及性能的影响,并利用光学金相、宏观硬度检验等手段对试样进行测试分析,系统地分析了磁场强度对三种合金堆焊层硬度和耐磨性的影响规律.结果表明,在适当的磁场参数作用下,堆焊层金属可以获得最佳的细化效果,从而改善堆焊层金属的硬度和耐磨性;而且在堆焊不同的合金粉末时,发现最佳电磁搅拌作用下的磁场强度大小趋于定值.     

等离子堆焊合金层组织及腐蚀磨损性能

在 16Mn钢表面等离子堆焊自熔性铁基合金层 (Fe5 5 )、镍基合金层 (Ni6 0 )以及镍基WC合金 (NWC2 5 ) ,并对三种堆焊层进行了显微组织、X射线衍射分析、硬度及在三种不同腐蚀介质下的磨损试验。结果表明 ,合金堆焊层的显微组织均为γ固溶体基体上分布着多种复杂的化合物相 ,如Fe2 3 (C ,B) 6,(Cr ,Fe) 7C3 ,Cr7C3 ,NiB等。NWC2 5堆焊层具有最高的硬度和耐磨性 ;合金堆焊层在稀H2 SO4和稀NaOH溶液介质中的耐磨性与在中性水中相比都有所降低 ,在酸性介质中降低更加明显     

CrMnB堆焊合金抗空蚀和冲刷磨损性能的研究

研究了CrMnB堆焊合金的抗空蚀和冲刷磨损性能，结果表明，该堆焊合金的抗空蚀和冲刷磨损性能优于0Cr13Ni5Mo马氏体不锈钢，其原因是具有亚稳奥氏体和硼化物共晶组织的CrMnB堆焊合金，在冲击力的作用上，亚稳奥氏体相转变成了马氏体，提高了堆焊合金表面的硬度和强度并吸收了冲击能，同时沿奥氏体边界分布的高硬度的硼化物共晶组织，构成了耐磨“骨架”。     

自保护堆焊工艺制备的铁基含非晶合金涂层

研制了一种含Fe,Cr,Ni等元素的自保护药芯焊丝,通过自保护堆焊工艺在45号钢基体上制备了铁基堆焊层。对堆焊层的宏观形貌和堆焊工艺条件进行简单评估,并对堆焊层的物相组成和微观组织结构进行了表征,对堆焊层的硬度、耐磨性、耐蚀性、热稳定性、抗裂性、自保护性能等进行了研究。结果表明:堆焊层为含非晶涂层,具有较好的耐磨、抗裂、耐蚀性能,且热稳定性良好,各项焊接工艺性能也较为理想,综合性能优异。     

新型高铬铸铁自保护堆焊药芯焊丝

研究了一种新型高铬铸铁堆焊药芯焊丝，分析了焊丝的脱渣性、抗裂性、耐磨性、硬度和金相组织。实验结果表明，该焊丝采用普通埋弧焊机，不需加入任何保护气体和焊剂能顺利进行堆焊，简化了操作过程，综合成本低；脱渣性好、熔敷速度快；不预热时连续堆焊也不出现裂纹，抗裂性良好；单道单层堆焊后室温硬度为48HRC左右，切削加工性能好；耐磨性为某硬度基本相同的高铬铸铁药芯焊丝耐磨性的1．27倍。     

Co对CrNiMo双相不锈钢组织及耐蚀性能的影响

采用TIG粉末堆焊的方式,在304奥氏体不锈钢基板上制备Co含量分别为0％、1％、2％和3％的CrNiMo双相不锈钢堆焊层.经1100?℃固溶处理后,通过金相组织观察、显微硬度测试、动电位极化曲线和交流阻抗谱(EIS)测试研究了Co对CrNiMo双相不锈钢的显微组织、硬度及耐蚀性能的影响.结果表明:随Co含量的增加,C...