耐磨堆焊层显微组织特征及其与耐磨性关系的研究

利用透射电镜 ( TEM)和扫描电镜 ( SEM)研究了不同耐磨堆焊层的显微组织特征。通过与实际工况磨损状态和堆焊层硬度测试数据对比分析 ,发现高铬铸铁耐磨堆焊层的显微组织 ,如硬质相的形态、尺寸和分布、基体相的性质等是决定其耐磨性的主要因素 ,而不是一般认为的硬度因素。     

FeCr15B2MnTi明弧堆焊合金的组织及耐磨性

采用药芯焊丝自保护明弧焊制备FeCr15B2MnTi堆焊合金,借助X射线衍射仪、光学显微镜、扫描电镜以及电子能谱仪等手段,考察其组织及耐磨性。结果表明:高硼明弧堆焊合金析出大量白色且显微硬度高达927.3HV0.1～1 739HV0.1的初生相,该相体积分数占80%以上,随TiC先析出相数量增加而变小;其中内置浅灰色的M2B相,为M23(C,B)6,属碳硼类硬质相;随着Ti组分增加,脆性变态共晶(α-Fe+M3(C,B))明显减少,焊缝从开裂转变为不开裂;FeCr15B2MnTi合金的磨损机制存在微切削和显微剥落磨损,并以微切削机理为主。     

离心自蔓延原位自生金属组织和性能的研究

通过离心自蔓延高温合成的方法制备原位自生金属,研究添加剂(二氧化硅、镍、氧化锆、稀土等)对原位自生金属组织和性能的影响。结果表明:加入二氧化硅能够显著提高原位自生金属的硬度;镍和氧化锆的加入对于原位自生金属晶粒的细化有不利的影响,稀土能显著细化原位自生金属的晶粒,提高其硬度。     

Mo对Fe-B-C系堆焊合金组织及性能的影响

采用“复合粉粒+H08A实心焊丝”埋弧焊方法制备了Mo₂FeB₂和Fe₂B双相增强的Fe-Mo-B-C系耐磨合金,用X-射线衍射仪、扫描电镜、附属电子能谱仪和磨损试验机研究了钼含量对其组织及性能的影响。结果表明：该合金的基体为铁素体(α-Fe),硬质相包含Fe₂B、Mo₂FeB₂、M₃(B,C)等相;随钼含量提高,初生Fe₂B相的体积分数降低,而Mo₂FeB₂相的数量明显提高,其显微硬度可至1 781HV,形态从共晶(α-Fe+Mo₂FeB₂)树枝状逐渐向初生硬质相的方块状转变,尺寸增加,这使该堆焊合金层的显微硬度升至1 200HV以上。磨损试验表明该堆焊合金的耐磨性先改善,后降低;9%Mo(质量分数)时,耐磨性最佳,Mo₂FeB₂相大小对合金耐磨性至关重要。     

梯度堆焊合金层界面组织特征及性能

在Q235A基体上采用药芯焊丝埋弧焊和自保护明弧焊方式,依次堆焊包含"20Cr2Mn12Ni Mo N韧性过渡层+Cr12W3Mn塑性缓冲层+Cr20Ti Mn Si高铬耐磨层"结构的堆焊合金。借助光学显微镜、扫描电镜、X线衍射仪和显微硬度计等研究堆焊合金层的界面组织特征及性能。结果表明,增加韧性过渡层和塑性缓冲层形成了梯度硬度结构的堆焊合金层,不仅可减小残余应力,而且抑制母材成分的稀释影响,规避网状碳化物和共晶等脆性组织形成。     

表面堆焊层金属CCT图及转变组织和性能研究

利用日产Ｆｏｒｍａｓｔｏｒ－Ｄｉｇｉｔａｌ全自动相变记录仪模拟堆焊热循环条件,测定了堆焊层金属ＣＣＴ图,并对其转变组织和性能进行了研究。结果表明：堆焊金属具有非常高的淬透性和淬硬性;其Ａ→Ｐ被强烈推迟而难以发生,Ａ→Ｂ被显著推迟,临界淬火冷却速度约为３００℃／ｍｉｎ。在堆焊热循环条件下,金属的组织转变存在严重的不均匀性,冷却速度稍慢时,有碳化物析出并呈偏聚状态分布     

二氧化碳堆焊铁基合金组织和性能的研究

为了进一步提高Fe55自熔性合金粉末的性能,利用二氧化碳保护焊在45#钢上堆焊Fe55自熔性合金粉末以及Fe55与碳化钨、碳化硅的混合粉末。利用XJL-02A金相显微镜对焊缝区的显微组织进行观察对比,采用2500PCX-ray衍射仪对堆焊层金属的物相成分进行分析,对堆焊层的显微硬度、耐磨性进行测试。结果表明,Fe55+15%W+6%SiC堆焊层与基体实现了冶金结合,堆焊层组织为马氏体和残余奥氏体,并有W3Cr12Si5、Cr3Si等增强相。显微硬度达913HV,耐磨性较Fe55提高2倍。     

低碳钢等离子表面冶金Mo-Cr合金层的研究

通过双层辉光离子渗金属技术方法的处理,使Q235钢表面含有Mo、Cr、C合金元素,成分达到或接近冶金高速钢。该工艺技术的基本原理是在真空容器中,利用辉光放电的溅射现象,首先在Q235钢表面渗入合金元素Mo、Cr,表面质量分数分别达到20%和10%左右,随后进行超饱和渗碳,使表面碳的质量分数达到2.0%以上。结果表明,经深冷处理的试样表面硬度达到1600HV0.25,明显高于未经过深冷处理工艺的合金层表面硬度1300HV0.25。摩擦磨损实验发现,未渗金属渗碳+淬火+低温回火、Mo-Cr共渗+渗碳+淬火+低温回火、Mo-Cr共渗+渗碳+淬火+2h深冷处理+低温回火、Mo-Cr共渗+渗碳+淬火+16h深冷处理+低温回火试样的摩擦因数依次降低;相对耐磨性依次上升。     

氩弧原位自生TiC复合涂层组织与抗磨性能研究

采用氩弧熔覆技术在16Mn钢基体上制备原位形成的TiC颗粒增强金属基复合涂层。利用OM、SEM、XRD,对熔敷层显微组织和物相进行分析。结果表明,熔覆层与基体呈冶金结合,无裂纹、气孔等缺陷;原位形成的细小TiC颗粒弥散分布于熔敷层内;显微硬度和耐磨性测试结果表明,涂层具有比较高的硬度和耐磨性。     

B对碳弧焊Fe-Cr-C系耐磨合金的组织和耐磨性影响

采用碳弧焊的方法,通过在较高范围内(0.4%~2.5%)调节Fe-Cr-C系耐磨堆焊合金粉块中B的含量,探讨B对组织和耐磨性能的影响。结果表明,添加B使得初生碳化物明显细化,数量明显增多,分布也趋于均匀,细小的共晶碳化物增多,并产生硬质相B4C。实验中4种合金粉块均与基体(Q235)有良好的冶金结合。B的质量分数在0.4%~2.5%范围内随着含量的升高,堆焊层的硬度和耐磨性呈上升趋势。当B的质量分数为2.5%时,其硬度达到64.7HRC,磨损质量损失仅为1.1 mg。     

激光共晶化渗硼层磨粒磨损试验研究

采用激光+固体渗硼的复合工艺对试样进行热处理,选择合理的激光工艺参数能得到表面完整的硼共晶层.为了进一步探讨渗层的实用价值,特进行了磨粒磨损试验.借助电子显微镜观察试样表面的磨损形貌,用精密天平称重获得试样的磨损曲线,并得到了有意义的结论.     

含钢内衬增强纤维缠绕筒横向抗冲击性能研究

以两种φ120 mm含钢内衬增强纤维缠绕筒为研究对象(一种为纯玻璃纤维缠绕筒,另一种为玻、碳纤维混合缠绕筒),进行落锤冲击试验、三点弯曲试验和悬臂弯曲试验,研究这两种含钢内衬的不同纤维缠绕筒在横向低速冲击下的抗冲击性能。对比试验表明,玻、碳混合缠绕筒的整体刚度比纯玻璃纤维缠绕筒高。悬臂弯曲试验中纯玻璃纤维缠绕筒和玻、碳混合缠绕筒的钢内衬主应力随载荷的变化率分别为64.39 MPa/kN和79.77 MPa/kN,表明玻、碳混合缠绕筒的钢内衬对外载荷更为敏感,钢内衬的抗冲击能力下降。