打壳锤头等离子堆焊镍基涂层组织和性能

采用等离子堆焊技术在打壳锤头基体Q235钢表面进行堆焊,堆焊材料选用分别含有50%WC、40%WC和30%WC+TiC的复合镍基粉末。借助金相显微镜、扫描电子显微镜、显微硬度仪、摩擦磨损试验仪等仪器对所得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分析。试验结果表明,三种合金堆焊层显微组织均为γ-Ni固溶体和弥散分布的不同形态的硬质化合物相,如WC,(Ti,V)C等。三种合金堆焊层与基体界面处冶金结合良好,堆焊层稀释率低,且与基体Q235钢相比,耐电解腐蚀性显著提高。含有30%WC+TiC的镍基合金堆焊层与含有50%WC和40%WC的镍基合金堆焊层相比,具有更高的耐磨性和抗热腐蚀性。因而含有30%WC+TiC的镍基合金堆焊层综合性能最优,能够大幅度延长打壳锤头使用寿命,具有广泛的应用前景。     

铈含量对高速钢堆焊层组织及性能的影响

采用钨极氩弧焊在低碳钢板上堆焊了含不同质量分数(0~0.4%)铈的高速钢堆焊层,研究了堆焊层的显微组织、物相组成、硬度和耐磨性能。结果表明:当铈质量分数在0~0.4%时,堆焊层的显微组织均由马氏体、残余奥氏体和VC、WC、Cr_(23)C_6等碳化物组成;随着铈含量的增加,堆焊层的表面硬度和耐磨性能均先增后降;当铈质量分数为0.1%时,堆焊层的表面硬度最高,为61.6HRC,磨损量最小,为87.75×10~2 g·m~(-2),磨损形成的沟槽最浅,耐磨性能最好。     

氮碳合金化自保护硬面药芯焊丝堆焊层的组织与性能

研制出了氮碳合金化自保护硬面药芯焊丝,探讨了回火温度对氮碳合金化自保护硬面药芯焊丝堆焊层硬度和耐磨性能的影响.结果表明:其堆焊层硬度为36.5～45.5 HRC,显微组织为板条马氏体和铬、钛、钒、铌的氮碳化物的复合物,堆焊层中的氮碳化物质点不易分解,有良好的稳定性和抗高温回火性能;回火温度为550 ℃时,堆焊层硬度达到最大值,回火温度高于550 ℃,硬度值基本保持不变;氮碳合金化自保护硬面药芯焊丝堆焊层金属的磨损机理为磨粒切削后塑性磨痕和氮碳化物的块状剥离,堆焊层具有良好耐磨性能的最佳回火温度为480～520 ℃.     

铁-碳-铬-钒-钛系药芯焊丝堆焊层的显微组织及耐磨性能

采用新型铁-碳-铬-钒-钛系药芯焊丝和埋弧焊方法制备出含有初生M7C3相的堆焊层,借助光学显微镜、扫描电镜和X射线衍射仪等研究了堆焊层的显微组织及碳化物的分布、形貌,并对其进行了磨粒磨损试验。结果表明:堆焊层的显微组织由马氏体+铁素体+残余奥氏体+M7C3+M3C+VC等组成,当碳含量为1.45%和2.05%时,尺寸为10～25μm的初生M7C3相数量较多;初生M7C3相的数量和尺寸对堆焊层耐磨性能影响显著,其磨损机制以磨粒的显微切削为主。     

含钒高铬铸铁自保护金属芯堆焊焊丝的研制

研制了一种自保护金属芯堆焊药芯焊丝。堆焊过程飞溅小，焊缝成型美观。堆焊层组织为马氏体＋残余奥氏体＋碳化物硬质相。堆焊层硬度为HRC60，相对耐磨性为Q235钢的21倍。焊丝的熔滴过渡方式为典型的短路过渡。研究焊丝粉芯成分对焊丝的性能发现，石墨可以有效的降低飞溅，当粉芯中的石墨含量为3％时，堆焊过程中的飞溅率最低，此外增加粉芯中钒的含量，堆焊层的硬度和耐磨性上升。     

硼对铁基合金粉块碳弧堆焊层成形性和耐磨性的影响

通过在铁基合金粉块中添加适量的硼,研究了硼对该合金粉块碳弧堆焊层成形性和耐磨性的影响。结果表明:在合金粉块中加入硼可以有效改善堆焊层的成形性,当硼质量分数在4.01%～4.95%时堆焊层的成形性较好;添加适量的硼可以细化合金的硬质相颗粒,增加硬质相数量,提高其显微硬度,从而提高堆焊层的耐磨性,硼质量分数为4.01%时堆焊层的耐磨性较好。     

刮板输送机中部槽用高铬堆焊耐磨板的组织特征及滑动磨损性能*

为探讨CM550复合耐磨板用于煤矿刮板输送机中部槽的可行性，结合刮板输送机中部槽的磨损运动特征，研究CM550高铬堆焊耐磨层的组织结构和磨损性能，并分析其磨损损伤机制。金相、XRD和TEM组织结构分析表明，高铬堆焊层与Q235基体之间形成冶金熔合，堆焊层的相组成主要为α-Fe和Cr7C3碳化物，其中碳化物以初生棒状、共晶片状和粒状二次碳化物的形式存在。滑动磨损实验结果表明，在相同的摩擦因数条件下，CM550耐磨板的相对耐磨性是NM450耐磨钢的2倍以上，摩擦副材料的磨损质量损失也处于相同水平。石英砂磨料磨损的损伤主要来自硬石英砂颗粒的微切削磨损和软质铁素体区的变形剥落磨损，铁素体磨损暴露于磨损表面的硬质碳化物承担了主要的磨损载荷，阻止了石英砂磨料与软铁素体的直接接触，减轻了铁素体的进一步磨损，有效提高了耐磨性。因此，CM550高铬堆焊耐磨板可推荐为刮板输送机中部槽和煤矿各种耐磨衬板制造的耐磨材料。     

铌对镍基合金激光熔敷层组织和显微硬度的影响

采用激光熔敷技术在42CrMo钢基体上制备了不同铌含量的镍基合金熔敷层,研究了铌含量对熔敷层显微组织、物相组成、显微硬度的影响。结果表明:在镍基合金熔敷层与基体结合处、熔敷层中部、熔敷层表面的组织分别为平面晶、树枝晶、粒状等轴晶组织;随着铌含量的增加,熔敷层组织逐渐由γ-Ni奥氏体、CrB、M7C3和M23C6以及Ni31Si12相转变为由γ-Ni枝晶、枝晶间共晶、NbC小颗粒和少量CrBC4等;当铌质量分数达到10%时,组织明显细化;熔敷层的显微硬度随着铌含量的增加而增大,当铌质量分数达到10%时,显微硬度最高,达到约550HV0.2,约为不含铌镍基合金熔敷层的两倍。     

焊后加热对Fe-Cr-C耐磨层组织硬度的影响

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.研究了焊后高温加热过程对Fe-Cr-C耐磨堆焊合金组织及硬度的影响,并探讨了焊后加热温度对碳迁移的影响.利用XRD、光学金相显微镜、SEM分析了焊层的显微组织.结果表明,高温加热后焊层的显微组织和物相发生了变化,堆焊层硬度降低,熔合线附近出现明显的增碳和脱碳层,分析了堆焊层组织硬度变化与加热温度的关系.     

Q235钢表面等离子熔覆碳化钨增强铁基合金层的组织和硬度

采用等离子弧熔覆技术在Q235钢基体上制备了镍包碳化钨增强(质量分数为50%)的铁基合金层;采用SEM、EDS和XRD等研究了合金层的组织,利用显微硬度计测试了合金层的显微硬度分布。结果表明:Q235钢表面合金层厚度可达2.6 mm,合金层中无裂纹、气孔等缺陷;合金层中WC颗粒部分溶解于铁基合金中,WC与合金层界面形成厚达数微米的反应层,其组织主要以γ-Fe为基体,其上分布着Cr_(23)C_6、Fe_3W_3C、WC和Ni_3B等强化相;合金层的显微硬度可达700～1 100 HV。     

TiC颗粒对铁-碳-铬-硅合金堆焊层显微组织及耐磨性的影响

用埋弧焊制备铁-碳-铬-硅合金堆焊层,通过显微组织观察、硬度测试和耐磨性能试验等方法研究了外加TiC颗粒含量对其显微组织及耐磨性的影响。结果表明:不同TiC含量的铁-碳-铬-硅合金堆焊层基体组织均为α-Fe,随TiC含量增加,初生M7C3颗粒尺寸从40~80μm逐渐减小至15~25μm,颗粒数量增多,分布弥散,且出现了TiC2和TiC等增强相;弥散密集分布的M7C3颗粒有利于堆焊合金层表面均匀磨损,避免因粗大脆性共晶优先磨损引起的过早失效,显著改善了耐磨性;该合金堆焊层的耐磨性随TiC含量的增加先增强,接着减弱,然后再增强,其主要磨损机理由微观断裂转变为微切削。     

膨胀锥钢表面等离子原位冶金强化层研究

采用等离子原位冶金技术,在膨胀锥用20CrMnTi低合金钢基体表面制备了Cr-Mn-Fe耐磨复合强化层,采用OM、XRD和显微硬度计分析了该强化层的组织结构以及硬度分布特征,并通过磨损试验机进行了磨损试验。结果表明,该强化层在微观组织上与20CrMnTi钢基体呈良好的冶金结合状态,性能匹配良好;强化层主要由γ-(Fe,Cr,Mn)基体及(Cr,Fe)7(C,B)3碳化物硬质相组成;由强化层表面至基体呈现出梯度递减的硬度分布特征,强化层的硬度显著高于20CrMnTi钢基体;强化层的相对耐磨性高出母材20CrMnTi钢10倍以上。     

不同工艺制备镍基合金涂层的耐高温磨损性能

以商用Ni60合金粉为涂层材料,采用火焰重熔、等离子堆焊、中频感应重熔等3种工艺在45钢基体上制备镍基合金涂层,研究了其物相组成、显微组织、显微硬度和耐高温磨损性能。结果表明:制备的镍基合金涂层的孔隙率均较低;火焰重熔和中频感应重熔涂层中的硬质相主要为均匀分布的碳化物,但中频感应重熔涂层的晶粒较小,显微硬度较高;等离子堆焊涂层的晶粒粗大,硬质相以粗大的硼化物为主,且偏聚严重,显微硬度最低;中频感应重熔涂层的耐高温磨损性能最好,其磨损形式为黏着磨损和磨粒磨损,火焰重熔涂层的耐高温磨损性能稍差,其磨损形式主要为黏着磨损,等离子堆焊涂层的耐高温磨损性能最差,其磨损形式为黏着磨损和疲劳磨损。     

Q235钢表面硼碳氮共渗层及氩弧重熔层的磨损性能

采用粉末包埋法对Q235钢进行硼碳氮共渗处理,并对共渗层进行氩弧重熔处理;研究了硼碳氮共渗层和氩弧重熔层的物相、截面形貌、显微硬度以及磨粒磨损和冲蚀磨损性能。结果表明:共渗层中生成了FeB、Fe2B、Fe2N、Fe8N及Fe3C相,氩弧重熔使得共渗层中的FeB、Fe2N、Fe8N相消失,生成了新相Fe2 3(C,B)6和Fe3N;共渗层的峰值显微硬度为1 198.4 HV,氩弧重熔层的为1 192.8HV,且硬度梯度变化平缓;共渗层和重熔层的耐磨性能均优于基体的,且重熔层的耐磨性能优于共渗层的。     

K360耐磨钢堆焊合金层的组织与性能

利用药芯焊丝对已磨损的K360耐磨钢进行CO2气体保护堆焊修复,并对堆焊层进行了显微组织、X射线衍射、硬度、冲击韧度及抗磨料磨损性能试验.结果表明:堆焊层的组织为细小板条马氏体 少量弥散分布碳化物,硬度不高,产生冷裂纹倾向小,韧性与塑性较高;同时堆焊层组织细小,弥散分布的碳化物对焊层基体有强化作用,使堆焊层的耐磨性达到了基体的水平.     

原位生成(Fe,Cr)_7C_3/Fe复合材料的磨料磨损性能

将纯铬丝放入开有相应圆孔的HT250灰铸铁中,在1 220℃保温30min进行原位反应,制备出了不同体积分数(Fe,Cr)7C3的铁基复合材料,并采用XRD、SEM、硬度仪及磨损试验机等对复合材料的物相组成、显微组织、显微硬度及其磨料磨损性能进行了研究。结果表明:复合材料的物相主要由碳化物(Fe,Cr)7C3、铁素体(α-Fe)及奥氏体(γ-Fe)组成;随碳化物体积分数的增加,复合材料的平均显微硬度逐渐增大,最高值为1 453HV0.1;而在磨料磨损条件下的磨损量先降后升,碳化物体积分数为62%时复合材料的耐磨性最好,且与BTM20Cr高铬铸铁的耐磨性相当。     

含钒耐磨堆焊合金的组织与性能

通过在Fe-Cr-C自保护金属芯堆焊焊丝中加入不同含量的钒（钒的质量分数分别为0.73%,2.3%,3.1%,4.1%）,研究了钒对Fe-Cr-C堆焊合金微观组织、硬度及耐磨性的影响。试验结果表明,随钒含量的增加,堆焊合金组织的基体由奥氏体向奥氏体＋马氏体转变,当钒的质量分数超过4%时,基体组织全部转变为马氏体;随钒含量的增加,堆焊合金组织中的初生碳化物由长条状、粗大直边六角状转变为球状或不规则形状,基体中析出大量弥散分布的二次碳化物;随钒含量的增加,堆焊合金的硬度和耐磨性亦相应提高。     

Ni60组织成分对堆焊层性能的影响

采用等离子堆焊技术在低碳钢表面制备Ni60复合堆焊粉末,对低碳钢进行表面改性,分析比较堆焊层的显微组织和表面性能。采用金相显微镜、能谱仪、硬度计等设备观察测试改性层表面性能。结果表明,镍基作为粘结相和强化相弥散在堆焊层中,与堆焊层中碳化物的硬质相,显著提高了堆焊层的耐磨、硬度等性能,同时Ni60复合合金在基体表面均匀分布,显著提高了工件的性能。     

铜和铌对多层焊焊缝金属显微组织和硬度的影响

采用实际堆焊、Gleeble焊接热模拟、透射电镜及光学显微镜和硬度仪等分析了添加不同含量的铜和铌时,对多层焊焊缝金属显微组织和硬度的影响,探讨了铜和铌的作用机制.结果表明:在普通碳-锰焊缝金属的基础上添加质量分数约3.0%的铜和0.03%的铌时,在模拟多层焊各再热区域均可形成均匀的贝氏体组织,且产生大量均匀、热稳定性良好的沉淀析出相,使多层焊高强度焊缝具有均匀的硬度.     

激光熔覆不同TiC含量硬质合金层的组织与性能

为探究应用激光熔覆技术时,重要硬质相Ti C对硬质合金熔覆层显微组织及力学性能的影响,用预置粉末法在45钢试样表面激光熔覆不同Ti C含量的硬质合金涂层,通过扫描电子显微镜(SEM)、显微硬度、耐磨性测试等方法对试样进行分析。结果表明:激光熔融条件下,熔覆层中Ti C质量分数达到一定值时,除了与WC生成固溶体外,自身还会聚集长大形成黑色晶粒;随着Ti C质量分数增大,熔覆层固溶强化与第二相强化作用增强,显微硬度逐渐上升,在Ti C质量分数为25%时达到最大值;磨粒磨损为熔覆层主要磨损机制,当Ti C质量分数为15%时,摩擦系数最为稳定。