Fe-15Cr-3.5B-xC堆焊合金微观组织与耐磨性的研究

采用CO_2气体保护堆焊的方法,制备了不同碳元素含量的Fe-15Cr-3.5B-xC(x=0.1,0.5,1.0)铁基堆焊合金。采用光学显微镜、XRD,SEM等方法分析了堆焊合金的微观组织结构,并对堆焊合金的宏观硬度和耐磨粒磨损性能进行了测试。结果表明:堆焊合金组织主要由M_2B,Fe_2B,M_(23)(B,C)6,M_3(B,C)和含有铁素体,奥氏体,FeCr固溶体的基体组成。随着碳含量的增加,板条状M_2B型硼化物体积分数逐渐减小。堆焊合金的宏观硬度呈上升趋势,但是耐磨粒磨损性能呈下降趋势。磨粒磨损机制为塑性变形引起的犁沟,硬质相的断裂和脱落。     

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。     

Fe-Cr-C系高碳高铬耐磨堆焊合金微观组织分析

研究了C元素含量6.0%左右时改变Cr元素含量和Cr元素含量40%左右时改变C元素含量两种情况下Cr及C元素各自对Fe-Cr-C合金堆焊层组织的影响.结果表明,C和Cr元素增加时,初生碳化物的量增加.初生碳化物随着C元素和Cr元素的增加,形态越来越规则,分布越来越密集,初生碳化物颗粒的单个尺寸增大.C元素含量6.0%左右,Cr元素含量增大时,初生碳化物微区Cr元素含量增加;而当Cr元素含量40%左右,C元素含量增加时,初生碳化物微区Cr元素含量反而降低.     

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。     

磁场作用下Cr7C3硬质相生长机制

将纵向磁场引入到Fe5铁基合金粉末的等离子弧堆焊过程中,通过磁场的作用影响堆焊层中硬质相的形态及分布.利用金相显微镜和X射线衍射研究堆焊层中硬质相Cr₇C₃的显微组织和取向行为.结果表明,具有顺磁性的硬质相Cr₇C₃在外加磁场的作用下进行形核及长大的过程中有明显的取向现象,在磁场电流为3 A时,堆焊层中硬质相的分布形态最佳,以细小的"六边形"为主,可以显著提高堆焊层的影响和耐磨性;硬质相的取向机理主要是高温的旋转取向和低温的择优取向.     

冷却速度对Fe-C-Cr-V系堆焊合金硬度的影响

制作了四种不同合金配比的焊条进行堆焊试验,并控制冷却速度,通过分析试样的组织、合金元素含量及硬度,得出结论:以Cr为主要添加元素的堆焊合金硬度受冷却速度的影响较大,冷却速度过快会导致硬度的降低,而以V为主要添加元素的堆焊合金硬度几乎不受冷却速度的影响.     

Fe-Cr-C系高碳耐磨堆焊合金组织及性能

研究了Fe Cr C高碳耐磨堆焊合金的显微组织及其性能 ,对含碳量为 3 .3 4 %、4 .1 1 %、5 .1 6 %、6 .5 %的四种耐磨堆焊层微观组织及初生碳化物的形态进行了研究 ,分析了碳对微观组织和力学性能的影响。试验结果表明 ,对Fe Cr C耐磨堆焊合金 ,随含碳量的增加 ,初生碳化物数量越来越多且单个碳化物颗粒的体积也变大 ;堆焊层宏观硬度一直持续增加 ;当含碳量 <5 .1 6 %时 ,耐磨性随碳含量的增加而提高 ,但当含碳量到达一定程度时 ,耐磨性反而降低。碳对耐磨堆焊层的组织及性能起着重要作用 ;从理论上分析了湿砂磨损后耐磨面上的孔洞可能就是初生碳化物上的空洞 -晶体缺陷所在地     

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.     

原位合成TiC和M7C3陶瓷硬质相的生长习性

采用等离子弧堆焊设备在低碳钢表面堆焊一层Fe—Cr-Ti—C系陶瓷复合堆焊合金,原位合成TiC和M7C3陶瓷硬质相,分析熔池中TiC和M7C3陶瓷硬质相的形成机制．利用X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）、能谱分析仪（EDS）等设备进行检测分析．结果表明,堆焊层中原位合成了“十字开花状”、“短杆状”、“颗粒状”的TiC陶瓷硬质相和不规则“六角杆状”的M7C3陶瓷硬质相;部分TiC和M7C3陶瓷硬质相紧密结合,提高了TiC陶瓷硬质相与基体组织的结合强度;M7C3可以附着在TiC颗粒上生长,TiC硬质相的形成提高了M7C3的形核率．     

CaCO3对复合粉粒和实心焊丝明弧堆焊高铬合金组织及耐磨性的影响

目的 将活性剂引入复合粉粒,旨在改变电弧对其的作用属性,以提高堆焊金属的合金化元素量,从而改善其耐磨性。方法 以复合粉粒和实心焊丝作为填充材料,采用自保护明弧焊法制备系列高铬合金。借助X射线衍射仪、扫描电镜及附属电子能谱仪等手段,研究复合粉粒添加CaCO₃含量对其堆焊高铬合金的组织及耐磨性的影响。结果 随着CaCO₃添加量增大,焊缝的碗形熔深随之消除,堆焊合金的粉粒填充量由43.7%提高到47.5%,熔合比由0.281降低至0.140。这使堆焊合金组织由亚共晶变为过共晶结构,初生M₇C₃相的体积分数随之明显增加,堆焊合金硬度从55.4HRC提高至62.3HRC,磨损质量损失从54.9mg降低至16.7mg,耐磨性净增加2.3倍,合金磨损方式包括微观切削和显微剥落。高速摄影仪所拍电弧影像和电流电压数据显示,复合粉粒添加CaCO₃粉,使其堆焊电弧形态从圆锥形转变变为扁平钟罩形,电弧覆盖面积扩展约2倍。结论 复合粉粒引入CaCO₃粉,促使电弧扩展,这不仅提高了复...     

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．     

高硬度高耐磨自保护金属芯堆焊焊丝

研制一种焊接工艺性能良好的高铬铸铁型自保护金属芯堆焊焊丝,堆焊层硬度大于60HRC,耐磨性为Q235钢的21倍.对其自保护机理进行了研究,当粉芯中金属Mn含量达到5%时,可保证焊缝表面不出现气孔,当钛铁含量超过10%时,焊缝表面出现压坑.堆焊层显微组织为马氏体 残余奥氏体,在马氏体基体上均匀分布着M7C3型耐磨硬质相.     

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。     

高铬铸铁芯焊条堆焊层组织分析

基于焊芯过渡合金元素的技术思路,研制了高铬合金铸铁同质堆焊焊条．分析了不同药皮堆焊焊条的堆焊层组织及性能,定量表征了合金元素的过渡系数．结果表明,通过焊芯过渡合金元素的高铬合金铸铁堆焊焊条可获得组织和性能均匀的堆焊层．合金过渡系数高于85％．碱性药皮堆焊焊条堆焊层为亚共晶成分高铬合金铸铁,组织由奥氏体γ＋马氏体M＋碳化物Cr7C3组成．堆焊层硬度为44．5～56．5HRC．碱性石墨化型药皮堆焊焊条堆焊层组织由初生碳化物Cr7C3＋马氏体M＋碳化物Fe7C3＋少量石墨G组成,堆焊层硬度可达59～67HRC．     

Study on comprehensive properties of duplex austenitic surfacing alloys for impacting abrasion

0　ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＩｔｉｓｒｅｑｕｉｒｅｄｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｓｙｓｔｅｍａｔｉｃｗｅａｒｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆｔｈｅａｌｌｏｙｍａｔｅｒｉａｌｓｉｎｔｈｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆｈｉｇｈｓｔｒｅｓｓｉｍｐａｃｔｉｎｇｗｅａｒ,ｔｈａｔｉｓ,ｔｈｅａｌｌｏｙｓｈｏｕｌｄｂｅｂｏｔｈｏｆｈｉｇｈｈａｒｄｎｅｓｓａｎｄｈｉｇｈｔｏｕｇｈｎｅｓｓｆｏｒｉｍｐｒｏｖｉｎｇｔｈｅｗｏｒｋｉｎｇｌｉｆｅｏｆｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐａｒｔｓ[1,2].Ａｕｓｔｅｎｉｔｉｃｍａｎｇａｎｅｓｅｓｔｅｅｌ(…     

电流对明弧高硼堆焊合金显微组织及耐磨性的影响

采用药芯焊丝明弧自保护焊方法制备了Cr12B4SiMn高碳型高硼合金,借助光学显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计、扫描电镜以及电子能谱仪,考察了电流对其显微组织及耐磨性的影响。结果表明,随电流增大,在团状先析出相中,内置式块状M₂B相的形成数量增加,其显微硬度提高,M₂₃(C,B)₆和马氏体等相减少,γ-Fe消失;合金宏观硬度随之先升高一定值然后降低,耐磨性先显著增加,接着小幅波动。块状M₂B数量及其显微硬度增加是导致该合金耐磨性改善的主要原因,合金磨损机制主要为显微剥落。     

钒对铁基碳化钨耐磨堆焊层组织和性能的影响

在自研制的碳化钨管状药芯焊条中添加不同含量的钒元素（0%~3%）并制备堆焊合金,通过SEM,XRD,EDS等研究分析手段,研究不同钒含量对碳化钨耐磨层组织性能的影响规律.结果表明,钒含量与堆焊层中碳化钨颗粒的溶解程度密切相关,钒优先将碳化钨颗粒分解出的碳原子以碳化钒形式固定,从而抑制了碳化钨颗粒的分解,钒元素含量决定了碳化钨溶解的强弱,含有2%钒元素的堆焊层中生成适量碳化钒有效抑制了碳化钨的溶解.钒元素的加入还能强化碳化钨堆焊层基体金属的硬度,降低堆焊层中碳化钨颗粒剥落的风险,有效提高了堆焊层的耐磨性.     

稀土高铬镍多元合金高温耐磨钢在氧化铝气态悬浮焙烧炉上的试用

通过稀土高铬镍多元合金高温耐磨钢在氧化铝气态悬浮焙烧炉CO1、CO2冷却旋风中心筒上的应用试验．表明该材料具有高耐磨性．高热强性．高抗氧化性的优点．是目前氧化铝气态焙烧炉CO1、CO2冷却旋风中心筒较为理想的使用材料。用其取代现用的不锈钢材质．可以有效提高CO1、CO2冷却旋风中心筒的使用寿命．降低检修费用．减少职工劳动强度。