Fe-Cr-B-C堆焊合金的显微组织及耐磨性

采用药芯焊丝埋弧堆焊方法制备含有C0.5%～0.7%,Cr9%～12%,B0%～2.25%(质量分数)的堆焊合金。借助光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射和微区EDS分析等手段研究其显微组织及分布形貌。结果表明,其显微组织由铁素体+奥氏体+马氏体+硼化物((Fe,Cr)2B,(Fe,Cr)23(C,B)6,(Fe,Cr)B和(Fe,Cr)3(B,C))等组成,硼化物呈条状、菊花状、块状甚至蜂窝状等形态,不同硼化物数量及其分布形态随硼含量而改变,其中最为典型是(Fe,Cr)23(C,B)6呈菊花状并聚集分布。另外,考察了硼含量对Fe-10Cr-xB-0.6C堆焊合金硬度及耐磨性的影响,耐磨粒磨损试验结果表明,高硼堆焊合金的磨损性优良,当聚集分布的硼化物数量过多,磨粒压入基体及其显微切削运动受到硼化物的有效阻碍,但部分硼化物脱落留下的空洞使其压入切削变易,这使得硼化物与基体的界面结合强度成为影响其耐磨性的一个重要甚至主导因素。     

Fe-Cr-C-B-Nb堆焊合金的显微组织和耐磨性

采用明弧自保护法制备Fe-Cr-C-B-Nb系耐磨堆焊合金,借助光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等手段,分析堆焊层中的物相组成,探究熔池中硬质相析出顺序,研究B和Nb元素含量对其显微组织和耐磨性影响. 结果表明,制备的堆焊合金显微组织为马氏体+残余奥氏体+ M23(C,B)6+NbC,NbC先于M23(C,B)6生成. 当堆焊层中B元素含量为0.21%,Nb元素含量为1.44%时,可以使堆焊合金有较高的硬度和耐磨性. 洛氏硬度可达69 HRC±1.5 HRC,磨损量为0.037 6 g. 过量的B元素不利于NbC析出,而使Nb元素固溶强化硼化物和基体. 耐磨性试验结果表明,M23(C,B)6和NbC两种硬质相显著改善了Fe-Cr-C-B-Nb系堆焊合金的耐磨性.     

Mo对高硬度明弧堆焊合金显微组织及耐磨性的影响

采用药芯焊丝自保护明弧焊方法制备了含有11%~13%Cr、3.5%~3.8%C、2.1%~2.3%Nb、0.6%~0.7%B、0%~4.0%Mo (质量分数)且宏观硬度高达65 HRC的耐磨合金。采用光学显微镜、X-射线衍射仪和扫描电镜,研究了钼含量对其显微组织及耐磨性的影响。结果表明,随着钼含量增加,合金组织整体细化,形成了强韧性配合良好的奥氏体+针状马氏体复合基体以及韧性更好的M23(C,B)6+原位析出NbC耐磨相,脆性变态莱氏体Ld′的形成得到明显抑制。此外,湿砂磨粒磨损试验结果表明,适量Mo减小碳化物间隔尺寸及NbC颗粒脱落几率,显著改善耐磨性,但如加入过多,合金磨损机制会变为磨粒显微切削。     

TiC对高铬堆焊层显微组织及耐磨性的影响

采用药芯焊丝自保护明弧方法在Q235A基体上制备了高铬耐磨层。通过光学显微镜、扫描电镜、X-射线衍射仪和显微硬度计分析研究了TiC对堆焊合金层显微组织和性能的影响。结果表明,随着药芯焊丝中TiC含量增加,母材稀释作用减弱,堆焊层因成分稀释所产生的富铬α-Fe固溶体、网状或者树枝状碳化物等显著减小直至消失,并降低了堆焊合金层的各向异性。此外,湿砂磨粒磨损试验和表面磨损形貌分析结果表明,加入一定量的TiC可改善明弧堆焊合金的耐磨性,其磨损机理主要为微观剥落。     

Fe-Cr-C-B-N系堆焊合金的显微组织及耐磨性

在低碳钢表面采用明弧堆焊的方法制备了不同氮含量的Fe-Cr-C-B-N系堆焊合金.借助X射线衍射仪（XRD）、光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）、洛氏硬度计和湿砂磨损试验机对堆焊层的组织和性能进行分析.结果表明,堆焊层的显微组织为马氏体+奥氏体+BN+M₂₃（C, B）₆+M₃（C, B）+M₂B.随着氮添加量的增多,组织中有BN生成,初生奥氏体向针状马氏体转变,枝晶间共晶组织的数量减少;堆焊层硬度增加,磨损量出现先减少后增加的趋势.当堆焊层中氮的含量为0.17%时,基体组织与硬质相之间匹配良好,堆焊层的综合性能达到最佳,其硬度值为62.7 HRC,而磨损量仅为0.054 2 g.     

高铬明弧堆焊合金的显微组织及耐磨性

采用金属粉型药芯焊丝自保护明弧焊方法制备了含有（质量分数,％）Cr21—23,C3．5～4．2,Si1．4—1．6,B0～1．8的耐磨合金．采用光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜和电子能谱仪,研究B4C对其显微组织及耐磨性的影响,分析了明弧堆焊熔池凝固特点及Si,B等元素对焊缝脱氧的影响．结果表明,Si5C3可充当初生M7C3相的非均匀形核核心,随着外加B4C含量增加,初生M7C3相体积分数和尺寸均显著增加,形态由弥散分布转为聚集排列．此外,湿砂磨粒磨损试验和表面磨损形貌分析结果显示其耐磨性取决于初生M7C3相尺寸及分布形态,微观剥落为主要磨损机理．     

铬含量对Fe-Cr-B堆焊合金显微组织及耐磨性的影响

目的在Fe-x Cr-3.5B-0.1C药芯焊丝中加入不同含量的铬,了解铬含量对堆焊合金硼化物形貌以及耐磨性能的影响。方法采用CO_2气体保护堆焊的方法在Q235钢基板上制备Fe-Cr-B系耐磨合金,利用光学显微镜、XRD、SEM等方法观察堆焊合金层的显微组织结构,以及湿砂橡胶轮磨粒磨损试验机对堆焊层进行磨粒磨损试验。结果堆焊合金层主要由铁素体枝晶、马氏体、珠光体和硼化物组成,硼化物随着Cr含量的增加发生Fe_2B到M_2B(M=Fe,Cr)的转变,它主要分布在金属基体的连续网状和鱼骨状结构中。凝固过程中,当Cr质量分数大于9%时,首先形成初生M_2B颗粒,随后形成共晶的M_2B和BCC结构的Fe基固溶体,这种共晶的微观结构主要由基体和长条状的M_2B硼化物组成。从Cr与(Fe,Cr)的原子数分数比值可以看出,硼化物发生从Fe_2B→(Fe,Cr)_2B→(Cr,Fe)_2B的转变。铬含量对Fe-Cr-B系耐磨堆焊合金的组织、硼化物形貌有较大影响。由于硼化物空间结构的变化,硼化物的显微硬度会随着铬原子进入Fe_2B而逐渐提高。结论随Cr含量的增加,及共晶硼化物硬质相的析出,堆焊合金的硬度和耐磨性呈现持续提高的趋势。当Cr含量为20%时,合金中生成的长条状M_2B相作为耐磨骨架无序的分布且镶嵌于基体中,合金耐磨料的磨损性能比Cr含量为9%时的提高了约7.4倍。     

B元素对Fe-Cr-C系耐磨堆焊合金组织和耐磨性的影响

采用直径为1.6 mm的细径药芯焊丝,利用CO₂气体保护焊堆焊的方法制备了含有1.0%~3.0%C(质量分数),15%~20%Cr,0%~2.0%B的高铬堆焊合金.研究了B₄C含量对堆焊合金的硬度及耐磨性的影响.结果表明,堆焊合金的硬度从57.1 HRC增加到65.2 HRC,硬度提高14.2%;堆焊层合金的相对耐磨性从3.5倍提高到18.0倍.借助光学显微镜、扫描电镜和X射线衍射等微观分析方法,研究了堆焊合金的显微组织及碳化物分布形貌.结果表明,堆焊合金的显微组织主要由铁素体+奥氏体+(Fe,Cr)₇C₃组成,加入B₄C可显著改善堆焊合金层基体组织,使碳化物(Fe,Cr)₇C₃数量增加且呈弥散分布.     

硼化物强化铁基堆焊合金显微组织与耐磨性

为了提高在严峻工况条件下工作的机械零件的耐磨性,采用等离子弧堆焊技术,制备硼化物强化铁基堆焊合金。借助OM,SEM和XRD等分析手段对合金组织和硼化物相形貌进行分析,并与未加入硼的Fe-Cr-C的堆焊合金进行对比。结果表明:堆焊合金中加入w(B)4.5%可改变基体的组织组成及硼化物的数量和分布形态,从而改善耐磨性。硼化物由大量菊花状M23(C,B)6和少量块状M7(C,B)3相组成,BC4与Cr2B的数量较少。耐磨粒磨损试验结果表明:堆焊合金的耐磨性随着硼含量的增加而先增大后下降,加入w(B)4.5%的堆焊层中形成的大量高硬度硼化物分布在具有较高强韧性的马氏体和奥氏体基体上,使其具有最佳的耐磨性,其磨损量仅为未加入硼时的1/6。     

超高硬度堆焊材料的硬度及耐磨性

通过在堆敷合金系统中添加多种强碳化物形成元素，在焊接热循环作用下或随后的回火过程中以弥散碳化物形式析出。弥散碳化物的析出既可以在强化堆敷金属的同时，提高堆敷层抗磨损的能力，又可以降低基体组织中的碳含量，增加基体的韧性。利用上述思想，以C、Cr、Mo、W、V作为基础合金系统，采用二次旋转回归设计方法设计试验方案，建立了超高硬度堆敷金属的硬度、耐磨性与合金元素间的数学模型，并研究了药芯焊丝中合金元素对堆敷金属硬度及耐磨性的定量影响规律。     

Y2O3对粒状贝氏体堆焊金属相变和力学性能的影响

目的 研究稀土氧化物Y2O3对粒状贝氏体堆焊金属相转变以及力学性能的影响.方法 采用金相显微镜和场发射扫描电镜对堆焊金属的微观组织进行观察,采用金相显微镜观察并统计出奥氏体晶粒度,采用XRD对堆焊金属表面物相进行测定,采用显微硬度计和电子万能试验机测量不同Y2 O3质量分数堆焊金属的硬度和拉伸性能,采用透射电子显微镜对堆焊金属微观结构进行表征.结果 Y2O3能够有效细化堆焊金属的初生奥氏体晶粒,尺寸由51.2μm减小到40.1μm,大块先共析铁素体尺寸明显减小,组织分布均匀,且M/A岛弥散分布.堆焊金属中残余奥氏体相数量随着Y2O3质量分数的增加而逐渐降低,马氏体相体积分数增加.Y2O3的加入明显提升堆焊金属的力学性能,显微硬度由(272±13)HV提升至(312±8)HV;抗拉强度由(764±10)MPa提升至(885±12)MPa,且延伸率增加了4%.结论 Y2 O3的加入能够细化堆焊金属的初生奥氏体晶粒,促进形成均匀细化的粒状贝氏体组织,M/A岛的数量逐渐增加,且M/A岛中马氏体相数量增加,粒状贝氏体堆焊金属的力学性能显著提高.     

Microstructure and Mechanical Properties of Mg–RE–TM Cast Alloys Containing Long Period Stacking Ordered Phases: A Review

Casting magnesium alloys hold the greatest share of magnesium application products due to their short processing period, low cost and near net shape forming. Compared with conventional commercial magnesium alloys or other Mg–RE-based alloys, the novel Mg–RE–TM cast alloys with long period stacking ordered(LPSO) phases usually possess a higher strength and are promising candidates for aluminum alloy applications. Up to now, two ways: alloying design and casting process control(including subsequent heat treatments), have been predominantly employed to further improve the mechanical properties of these alloys. Alloying with other elements or ceramic particles could alter the solidifi cation pattern of alloys, change the morphology of LPSO phases and refi ne the microstructures. Diff erent casting techniques(conventional casting, rapidly solidifi cation, directional solidifi cation, etc.) introduce various microstructure characteristics, such as dendritic structure, nanocrystalline, metastable phase, anisotropy. Further heat treatments could activate the transformation of various LPSO structures and precipitation of diverse precipitates. All these evolutions exert great impacts on the mechanical properties of the LPSO-containing alloys. However, the underlying mechanisms still remain a subject of debate. Therefore, this review mainly provides the state of the art of the casting magnesium alloys research and the accompanying challenges and summarizes some topics that merit future investigation for developing high-performance Mg–RE–TM cast alloys.     

含硼耐磨抗裂堆焊焊条的优化设计

采用正交试验方法优化设计出含硼耐磨抗裂堆焊焊条,通过硬度、金相组织、耐磨性、抗裂性等试验.分析堆焊层的显微组织结构.试验结果表明,该焊条堆焊层抗裂性高,焊前不预热,焊后不缓冷,连续堆焊不产生裂纹;耐磨性好,相对耐磨性优于D667焊条.     

堆焊速度对高铬合金M7C3相及耐磨性的影响

采用药芯焊丝埋弧堆焊方法制备含2.4%～2.6%C,21%～22%Cr,2.7%～2.9%V,0.3%～0.5%Ti(质量分数)的高铬堆焊合金.借助光学显微镜和X-射线衍射,考察了堆焊速度对高铬合金的M7C3相形态及数量的影响.湿砂橡胶轮磨损试验结果表明,堆焊速度显著影响其耐磨性,当速度为28.3cm/min时,耐磨性最佳,是速度为30cm/min试样的9.5倍;此外,由于化学成分或显微组织不均匀性过大,致使其磨损失重与试验载荷并不满足传统的正比关系.     

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 文章利用中频感应炉炼制2种锰含量不同的硫化物自润滑合金，通过SEM观察断口并结合组织分析，研究合金中的硫化物形成以及合金的断裂行为。结果表明，硫化物处于韧性较差的珠光体中导致形成脆性解理断口，而硫化物处于韧性较好的铁素体中则形成韧性的韧窝断口。锰含量较低时硫化物以FeS为主，且为复相组织；含坚硬的V、Nb、Ti小颗粒化合物，易脱落；锰含量较高时硫化物以MnS为主。     

含二十面体准晶相Mg-Zn-Y合金的组织和性能

采用常规凝固技术制备了MgZn_6xY_x(x=0.7,1.0,1.5,2.0)合金,研究了Y含量对含有二十面体准晶相(I相)MgZn_6xY_x合金组织和性能的影响。结果表明,MgZn6xYx合金由α-Mg基体和分布在晶界周围的(α-Mg+I相)共晶组织组成。随着Y含量增加,基体晶粒尺寸减小,共晶组织尺寸增大,含量增加,由不连续分布转变为连续分布。在凝固过程中,二十面体准晶相通过共晶转变形成。Mg_89.5Zn_9.0Y_1.5合金的抗拉强度和伸长率达到最大值,分别为179.2MPa和3.5%。MgZn_6xY_x合金的断口呈现准解理断裂特征。     

TiB2/Al-Si-Mg-Er复合材料的组织与性能

采用重熔稀释法制备了Al-7Si-0.5Mg-0.1Er和0.5TiB₂/Al-7Si-0.5Mg-0.1Er合金,研究了TiB₂颗粒增强Al-Si-Mg-Er复合材料的组织性能。结果表明,复合材料铸态组织主要由α-Al基体、共晶Si相和TiB₂颗粒组成。TiB₂粒子的加入使Al-7Si-0.5Mg-0.1Er合金二次枝晶间距减小了7.1 μm。抗拉强度达到217.53 MPa,较Al-7Si-0.5Mg-0.1Er合金提升了12.1 %。TiB₂/Al-Si-Mg-Er复合材料的最优T6热处理工艺为530 ℃×12 h固溶+160 ℃×7 h时效,经该工艺处理后,TiB₂/Al-Si-Mg-Er复合材料抗拉强度达到319.49 MPa,相比热处理前提高了46.9%,相比Al-7Si-0.5Mg-0.1Er合金提高了5.9%;屈服强度达到266.75 MPa,相比热处理前提高了106.4%,相比Al-7Si-0.5Mg-0.1Er合金提高了14.9%。复合材料抗拉强度的提升主要源于TiB₂颗粒加入后产生的晶粒细化、变质和热处理强化。     

The Oxidation of TiB2 Ceramics Containing Cr and Fe

The oxidation behavior of TiB₂, TiB₂–0.5 wt.% Cr–0.5 wt.% Fe and TiB₂–1 wt.% Cr–1 wt.% Fe was studied at 800, 900, and 1000°C in static air. These ceramics oxidized rather rapidly and formed thick oxide scales. The oxidation rates of TiB₂-base ceramics were comparable to TiO₂ formation on pure titanium. The scale formed on TiB₂ consisted of TiO₂ and B₂O₃. For TiB–Cr–Fe ceramics, a small amount of Cr- and Fe-oxides was additionally formed. B₂O₃ formed during oxidation tended to evaporate because of its high vapor pressure, making oxide scales porous and fragile. The oxidation of the TiB₂-base ceramics appeared to be governed by the inward transport of oxygen via the highly porous oxide scale. The oxidation resistance of TiB₂–Cr–Fe ceramics was similar to or better than that of TiB₂.