明弧堆焊合金的内嵌M23C6型碳化物及耐磨性

采用金属粉型药芯焊丝自保护明弧焊方法制备含有11%~13%Cr、1.6%~4.7%C、0.4%~0.5%Si、1.3%~1.5%B(质量分数)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其相组成及组织形态。结果表明,随碳含量增加,胞状α-Fe基体逐渐消失,共晶数量减少,出现了规则排列的团状硬质相,尺寸逐渐增大,背散射电子分析显示该团状组织为双相复合组织,其内部为显微硬度1 300~1 748 HV1.0的内嵌式六边形M23C6,而外部则为1 000 HV1.0以上的M6C型碳化物;堆焊合金硬度先从58.8 HRC升高到63.6 HRC,然后下降至60.6 HRC,耐磨性先持续增加再稍有下降。此外,采用湿砂磨粒磨损试验结果表明该明弧堆焊合金耐磨性优良,表面磨损形貌分析表明显微切削为其主要磨损机理。     

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。     

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...     

耐磨高铬白口铸铁

耐磨高铬铸铁的耐磨性取决于共晶碳化物和金属基体。碳化物的数量、形态和组织结构直接影响到耐磨性和韧性。而碳化物和金属基体首先是由其化学成份决定的,所以必须合理设计其化学元素的含量。1.成份设计1.1 铬和碳含量铬和碳是耐磨高铬铸铁的最主要成份,它们的作用是在铸铁内生成(FeCr)7 C 3,根据 Fe—Cr—C 系相图一般所应用的高铬铸铁均处于奥氏体相区,其共晶组织为奥氏体和 M7C3,因为铁素体太软不能硬化故应避免产生铁素体相,M3 C 和过量初生 M7 C3时脆性太大故也不希望。     

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。     

变质处理及成分对大过共晶铝硅合金耐磨性的影响

对变质处理和未变质的过共晶Al-Si合金的耐磨性进行了研究。结果表明:Al-Si合金的磨损率随着硅含量的增加先下降后升高,相同成分Al-Si合金经过变质处理后的耐磨性比未变质处理过的耐磨性提高16%～30%,这说明除了Si含量影响着Al-Si合金的耐磨性以外,Si相的形态和分布对Al-Si合金的耐磨性也有很大的影响。对磨损机理的分析表明,磨损主要为磨粒磨损,磨粒来源是大块初生Si的破碎剥落。     

硼对超粗耐磨药芯焊丝堆焊金属组织和性能的影响

设计了一种直径为6 mm的超粗高铬铸铁堆焊药芯焊丝,薄壁钢带采用"咬口连接"和"内置钢丝技术",解决了超粗药芯焊丝工艺性能无法满足焊接要求的难题。采用光学显微镜、X射线衍射、TEM、磨损试验研究了药粉中合金元素B对堆焊金属组织和性能的影响,在钢铁企业烧结矿原料输送系统进行了堆焊工程应用试验,堆焊效率和耐磨件的使用寿命显著提高。     

Ni_3Al型金属间化合物涂层中原位自生的M_7C_3型碳化物及涂层耐磨性研究

本文针对工业高温高耐磨的防护需求,研究一种原位自生Cr_xC_y碳化物增强Ni_3Al金属间化合物涂层,替代现有的Ni Cr-Cr_3C_2涂层。研究中采用真空雾化工艺制备了碳化物体积含量70%的一种原位自生碳化物的Ni_3Al型金属间化合物粉末,通过HVOF喷涂工艺制备涂层。借助扫描电镜和X射线衍射等手段,研究粉末与涂层的显微组织、相成分及碳化物分布形貌。结果表明,粉末和涂层中的碳含量均与设计保持一致;粉末以及涂层中的显微组织均主要由(Ni,Cr)_3Al+M_7C_3型碳化物相组成,且粉末和涂层中的两相比例基本一致;其中弥散分布的原位自生M_7C_3型碳化物呈条片状,X射线衍射配合电子能谱分析显示该碳化物为(Cr,Al)_7C_3;测试并比较了研制涂层与商用Cr_3C_2-Ni Cr涂层的硬度和滑动摩擦磨损性能,当温度升高到700℃,研制涂层的显微硬度几乎没有变化;含有原位自生的M_7C_3型碳化物的Ni_3Al型金属间化合物涂层拥有比Cr_3C_2-Ni Cr涂层更低更稳定的摩擦系数、更好的磨损抗力以及与对磨副更佳的相容性,尤其高温耐磨性表现优异;研制涂层中片状条状M_7C_3型碳化物颗粒有效阻碍磨粒的显微切削运动,对摩擦副形成了很好的保护作用,显著改善了耐磨性。该涂层在高温对磨条件下具有很好的潜在应用价值。     

RE复合变质处理对高铬合金铸铁组织及性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜和力学性能检测设备等研究了RE复合变质处理对高铬合金铸铁显微组织和力学性能的影响。试验结果表明,变质处理可以细化基体组织,消除柱状树枝晶,改善碳化物形态和分布,使碳化物棱角得到钝化,碳化物更加细小,从而使高铬合金铸铁力学性能得到提高,与未变质高铬合金铸铁相比,变质高铬合金铸铁的硬度和冲击韧度分别提高了1.74%和27.27%,达到了HRC64.0和4.2 J/cm2。     

三种耐蚀塑料模具钢的耐磨性和磨损机理

通过M200环-块磨损试验机和扫描电镜研究了具有良好耐腐蚀性能的3种塑料模具钢STAVAX (%:0.37C、13.40Cr、0.31V)、M330(%:0.36C、12.88Cr、0.15Mo)和N702(%:0.05C、16.30Cr、4.00Cu、4.00Ni、0.34Nb)的磨损性能和磨损表面形貌。结果表明,STAVAX、M330和N702钢在淬、回火后HRC值分别为55、53和44,磨痕宽度分别为2.61 mm、2.74 mm和7.41 mm。STAVAX和M330钢组织为基体+细球状碳化物,具有较高的耐磨性,而N702钢的基体相对较软,无第二相碳化物,在试验过程中其基体极易磨损,形成大量疲劳裂纹,易导致块状或片状剥落,耐磨性较低。     

45 钢表面激光熔覆铁基合金粉末研究

针对 45 钢基材设计了 Fe55 激光熔覆合金粉末, 并进行了工艺验证, 获得了高硬度、 表面无裂纹的激光熔 覆层。 利用金相显微镜、 显微硬度计、 摩擦磨损试验、 中性盐雾试验研究了熔覆层的组织、 结构、 磨损和耐腐蚀 性能。 结果表明： 熔覆层硬度可达 HV1640, 与基体的结合为冶金结合, 显微组织为树枝状等轴晶, 耐磨性和耐 腐蚀性能优异。     

LNG用镍基合金焊条熔敷金属的组织与性能

目前国产LNG用镍基低温焊条存在的主要问题是无法同时满足强韧性要求。采用金相显微镜和扫描电镜对自主生产的3种ENiCrMo-6焊条熔敷金属的显微组织进行观察,应用硬度、冲击和拉伸试验对接头力学性能进行测试分析。结果表明:焊缝金属主要由奥氏体以及析出物构成,晶界间存在的低熔点共晶物,易形成沿晶裂纹,降低熔敷金属的拉伸、冲击和弯曲性能。随着合金含量的升高,强度和硬度总体呈上升趋势,对塑性和韧性有所损害,Nb的碳化物析出对裂纹扩展具有阻碍作用,有利于提高韧性。新研制的镍基焊条满足LNG设备对焊缝金属的性能要求。     

V-Ti增强相含量对表面改性模具性能的影响

在激光熔敷粉末中添加不同含量的V-Ti固溶体增强相,对3Cr2W8V模具进行了表面改性,并进行了耐磨损性能和热疲劳性能的测试与分析。结果表明,添加V-Ti固溶体增强相有利于提高表面改性模具的耐磨损性能和热疲劳性能;V-Ti固溶体增强相粉末含量优选为15%。与未添加V-Ti固溶体相比,添加15%V-Ti固溶体增强相激光熔敷粉末表面改性3Cr2W8V模具的磨损体积减小63%,热疲劳裂纹级别从7级变为2级。     

稀土对机械合金化制备碳钢表面铬合金层的影响

以纯铬粉和Cr+RE[w(RE)=10%]硅铁粉末组合为原始粉末,利用行星球磨机,制备高铬合金层.采用X射线衍射、扫描电镜、能谱等方法分析合金层成分、显微结构及元素分布,并用多种实验手段检测合金层的显微硬度、抗热剥落能力及在NaCl和H2SO4腐蚀介质中的耐蚀性,以探讨稀土元素对合金层性能的影响.实验结果表明,合金层的显微硬度显著提高,抗剥落能力得到明显改善,在质量分数为3.5%的NaCl溶液中的耐腐蚀性能也得到较大提高.     

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。     

熔体过热处理对高温合金M963的影响

研究了熔体过热处理对高W、Mo的M963镍基高温合金显微组织、瞬时强度及高温持久性能的影响.结果表明与未进行过热处理的合金相比,过热处理后M963合金的二次枝晶间距缩短,γ+γ'共晶尺寸减小.初生的MC型碳化物由分布很不均匀的粗大块状变为分布较为均匀的细小汉字状.同时碳化物中固溶的Nb、Ti的含量减少,而高熔点元素W、Mo的含量相应增加.γ'强化相的尺寸减小,瞬时极限拉仲强度提高18%,延伸率提高12%,持久寿命提高182%.     

稀土镁变质对金属型铸造高铬铸铁Cr26耐磨性的影响

通过金相显微镜、扫描电子显微镜、洛氏硬度计和动载磨料磨损试验机研究了不同含量的稀土镁变质处理对Cr26高铬铸铁组织、硬度及耐磨性的影响,通过磨损量以及磨痕形貌之间的关系探讨磨损机理。结果表明:稀土镁的加入使得碳化物的形成和长大环境发生改变,使碳化物形貌,由长片状和长条状分布转变为团块状和近似圆球状分布,减小了对基体的割裂程度。当稀土镁的加入量为0.6%时,组织和碳化物的分布达到最佳状态。稀土的主要作用是净化合金液,细化合金的铸态组织;镁的主要作用是脱氧、脱硫、净化铁液和减少夹杂物。磨痕的形貌主要是犁沟、卷曲、凹坑和少量的微裂纹。磨损的主要机制有切削磨损、多次塑变和凿削磨损。     

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。     

新型烧结高铬铸铁的冲击磨粒磨损性能

本文对比研究了烧结、铸造亚共晶高铬铸铁和TM52钢结硬质合金在不同冲击功条件下的抗冲击磨粒磨损性能,利用扫描电子显微镜(SEM)观察分析磨损表面磨损形式及亚表层的微裂纹发展,开展磨损机制的分析探讨。结果表明,采用液相烧结技术制备的高铬铸铁具有优异的抗冲击磨粒磨损性能。烧结高铬铸铁在中、低冲击功条件下耐磨性能均明显优于TM52(4~10倍),在中、高冲击功工况下的耐磨性能相比铸造高铬铸铁提高10倍以上。烧结高铬铸铁的磨损机制主要是显微切削,当冲击功高时还会发生疲劳剥落磨损和脆性碎裂。烧结高铬铸铁中的短杆状M_7C_3型碳化物对金属基体的割裂和应力集中较小,而马氏体为主的基体具有高强韧性,能够有力地支撑和保持其中的碳化物均匀分散,阻滞微裂纹的萌生和扩展。     

高碳高钼高速钢导辊的研究与应用

导辊是高速线材轧机上的主要消耗工具 ,要求高耐磨性、抗粘钢性和热疲劳抗力。普通奥氏体耐热钢 ,马氏体耐磨钢或耐磨铸铁导辊满足不了上述要求 ,使用寿命短 ,降低了轧机作业率。硬质合金导辊具有良好的耐磨性和高温稳定性 ,使用效果好 ,但生产成本高。高碳高钼高速钢具有硬度高、红硬性和耐磨性好等特点 ,但铸造高速钢脆性大 ,采用RE -Mg -Ti复合变质处理 ,可以改变共晶碳化物的形态和分布 ,使铸造高速钢冲击韧性提高 86 .2 % ,热疲劳抗力和耐磨性也明显改善。变质处理高速钢导辊使用中不粘钢、不破碎、不剥落 ,使用寿命比高Ni-Cr合金铸钢导辊提高 3倍以上 ,接近硬质合金导辊