填粉率对复合粉粒和实心焊丝堆焊合金组织及耐磨性的影响

粉末组分经干混、掺粘结剂湿混、旋转造粒、烧结和筛分等工序制备成10目 ~ 30目的复合粉粒，将之预置于焊道，以H08A实心焊丝为电弧载体，自保护明弧堆焊高铬合金. 借助光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜等方法，研究了填粉率对复合粉粒和实心焊丝堆焊合金组织及耐磨性的影响. 结果表明，随着填粉率由30%提高至45%，该堆焊合金的显微组织由亚共晶转变为过共晶结构，主要基体由γ-Fe转变为α-Fe，M₇C₃相形态由沿晶断续网状或树枝状转变为颗粒状或块状. 磨损试验结果表明，该方法堆焊的高铬合金耐磨性优良，与药芯焊丝堆焊高铬合金相当，制备工艺更为简便且经济，合金磨损机制包括磨粒的微切削和显微剥落两种形式.     

稀土元素Y对铁基耐磨堆焊层组织和性能的影响

通过改变稀土元素Y在高铬铸铁耐磨合金体系中的添加量，研究Y元素对堆焊层组织和性能的影响，从而使堆焊层组织发生良性转变，达到提高堆焊合金耐磨性的目的。采用药芯焊丝混合气体保护法明弧堆焊的方法在母材Q235钢表面制作堆焊合金，采用XRD、SEM对堆焊层进行微观组织观察及物相表征；通过洛氏硬度计、湿砂橡胶轮式磨损测试机进行宏观硬度测试、磨损性能测试，并观察磨损形貌，对堆焊层耐磨性进行评价。结果发现，堆焊层主要由奥氏体(γ-Fe)、铁素体(α-Fe)、M₇(C,B)₃、M₂B相组成，添加适量的稀土元素Y后，可以使硬质相分布更加均匀，晶粒更加细小。随着Y元素添加量的提高，堆焊层的硬度、磨损量呈现先减小后增加的趋势。Y元素添加量为1.6%时，堆焊层硬度为67.5 HRC，较未添加时提高17.2 HRC；此时磨损量最小为0.864 g，磨损机制为磨粒磨损。     

自保护药芯焊丝明弧堆焊Fe-Cr-C-B-W合金的组织及性能

采用自保护药芯焊丝明弧堆焊技术制备五组不同钨含量的Fe-Cr-C-B-W合金. 借助金相显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、洛氏硬度计和磨损试验机分析堆焊合金的组织及性能. 结果表明,合金的显微组织由马氏体、残余奥氏体、M₇(C,B)₃,M₃(C,B),Fe₃W₃C和WC组成. 大部分钨元素被迁移到晶界生成了比WC稳定性更好的Fe₃W₃C缺碳复合相,堆焊层中没有典型的初生WC硬质相颗粒生成. 随着钨添加量的增多,共晶硬质相M₇(C,B)₃,M₃(C,B)和Fe₃W₃C随之增多,间距减小,呈连续网状均匀分布. 当钨的添加量为12%时,堆焊层的耐磨性达到最佳.     

纳米 Y2 O3 对过共晶 Fe-Cr-C 堆焊合金表面微观组织与耐磨性的影响

目的研制一种新型添加纳米Y2O3的过共晶Fe-Cr-C堆焊合金,改善堆焊合金粗大的初生M7C3碳化物,提高堆焊合金的耐磨性。方法采用明弧堆焊的方法制作堆焊合金,用金相电子显微镜对其表面微观组织进行观察,用洛氏硬度计对其表面硬度进行测量,用砂带摩擦磨损试验机对其表面耐磨性进行评价,用扫描电子显微镜对其磨损形貌进行观察。最后,利用错配度理论对M7C3的细化机理进行分析。结果过共晶Fe-Cr-C堆焊合金由初生M7C3和共晶组织(共晶M7C3、奥氏体及部分马氏体)组成。未添加Y2O3的堆焊合金初生M7C3比较粗大,其平均尺寸在22μm,硬度为55HRC,磨损量为0.85mg/mm2。经纳米Y2O3改性之后,堆焊合金的初生M7C3尺寸变小,其平均尺寸为16μm,硬度为57HRC,磨损量减少为0.59 mg/mm2,Y2O3的(001)面与正交M7C3的(100)面之间的二维错配度为8.59%。结论 Y2O3可以成为M7C3的非均质形核核心,从而细化了过共晶Fe-Cr-C堆焊合金的初生M7C3碳化物,提高了过共晶Fe-Cr-C堆焊合金表面耐磨性。     

Ti和Nb对铁基堆焊合金组织性能的影响

改变Ti或Nb的添加量制备Fe-Cr-C-B系铁基堆焊合金.借助扫描电镜、X射线衍射仪、洛氏硬度计和磨损试验机对堆焊合金组织性能进行测试分析.结果表明,在含Ti或Nb的堆焊合金中,初生奥氏体晶粒细化,共晶组织呈断网状均匀分布,并分别有黑色圆形或块状TiC和菱形或三角形NbC硬质相颗粒生成,添加5%Ti的堆焊合金组织最细小.TiC或NbC硬质相颗粒在组织中呈均匀弥散分布,能够作为耐磨质点与细化的初生奥氏体和共晶组织构成耐磨骨架,共同抵抗磨粒的楔入与切削作用.当Ti添加量为5%时,含Ti堆焊合金达到最优耐磨性,硬度为66 HRC,磨损量为0.048 7 g;当Nb添加量为4%时,含Nb堆焊合金达到最优耐磨性,硬度为65 HRC,磨损量为0.052 4 g.在同等条件下,含有适量Ti的铁基堆焊合金具有更优的耐磨性.     

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.     

Ti对Fe-B-C-Ti系堆焊层组织及耐磨性的影响

采用CO_2气体保护实心焊丝堆焊与喷射送粉的方法在Q235钢表面制备了具有一定耐磨性且无缺陷的韧化Fe-B-C-Ti堆焊涂层,通过金相组织观察,XRD, SEM,硬度测试和磨损试验研究了Ti含量对高碳高硼铁基合金堆焊层的组织及耐磨性的影响。结果表明:Ti元素可抑制过共晶高碳高硼堆焊合金组织中Fe_2B相的形态,能细化初生硼化物和共晶硼化物晶粒,使组织分布均匀,提高堆焊层的韧性。堆焊层以Fe_2B初生相和Fe_2B+(α-Fe)共晶组织为主,同时含有少量的Fe_3(B,C),此组织硬度在HRC63以上,有利于提高堆焊层耐磨性。随着Ti含量的增加,析出相尺寸减小、数量增多、且分布均匀,添加Ti元素可有效提高堆焊层的综合性能。     

碳化硼对粉/丝复合堆焊高硼铁基合金组织结构的影响

为了探讨合金元素B,C对高硼铁基堆焊合金组织结构、裂纹敏感性的影响,采用粉/丝复合堆焊技术配合不同B₄C含量合金粉体制备高硼铁基堆焊合金,通过显微组织结构、微区成分、显微硬度及宏观硬度试验检测,分析不同B,C元素含量及配比的堆焊合金组织与性能. 结果表明,高硼铁基堆焊合金由α-Fe,Fe₂B,Fe₃(C,B)相组成,随着B₄C的添加,初晶岛状α-Fe消失,菱形初晶Fe₂B、粒状Fe₃(C,B)析出,鱼骨状、条状共晶状组织α-Fe+Fe₂B体积分数趋于减小并消失,菊花状α-Fe+Fe₂B+Fe₃(C,B)包晶组织成为堆焊合金的主体. 高硼铁基合金中硼、碳的含量及配比是影响堆焊合金组织结构、裂纹敏感性的原因之一,约30%合金粉体(含35%硼铁粉、5%B₄C)配合约70%H08Mn2Si焊丝获得的堆焊层,可有效抑制堆焊裂纹的出现,并可获得稳定的高硬度值66 HRC.     

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.     

陶瓷硬质相对铁基复合材料组织和性能的影响

采用明弧堆焊技术在Q235基体金属表面制备Fe-Cr-C-B-N-Ti系铁基复合材料. 借助金相显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、洛氏硬度计和磨料磨损试验机对铁基复合材料的组织和性能进行分析与测试. 结果表明,铁基复合材料的基体组织由马氏体（M）和少量残余奥氏体（A）组成,硬质相由TiB₂,TiN,TiC,M₂₃（C,B）₆,M₃（C,B）和M₂B组成. 随着钛添加量的增多,初生陶瓷硬质相颗粒（TiB₂,TiN和TiC）和共晶硬质相（M₂₃（C,B）₆,M₃（C,B）和M₂B）增多,基体组织减少并细化. 当钛添加量为4%时,铁基复合材料的耐磨性达到最佳,此时硬度为66 HRC,磨损量为0.042 9 g.     

Fe-C-Ti-Cr-B系堆焊合金组织及耐磨性能

采用CO2气体保护堆焊方法,在Q235钢表面制备不同硼含量的Fe-C-Ti-Cr-B系堆焊层金属,利用扫描电镜（SEM）对堆焊层的组织进行了观察分析.在MLS-225型湿式橡胶轮磨粒磨损试验机上进行磨粒磨损试验,通过对磨损试样表面扫描电子显微镜观察分析并结合能谱成分分析探讨了磨损机理.结果表明,Fe-C-Ti-Cr-B耐磨堆焊合金中随着硼含量增加,基体组织逐渐细化,TiC颗粒数目增多且分布弥散均匀,但当硼含量增大至1.16%时,磨损面上大量碳化物剥落,抗磨损性能降低;当硼含量为0.55%时合金表现出优良的耐磨损性能,其耐磨性比未加硼的Fe-C-Ti-Cr系堆焊合金提高了3.7倍.     

铸铁表面钨极氩弧重熔强化的研究

为了提高铸铁表面的耐磨性,以ＨＴ２００为试验材料,用钨极氩弧对其进行了局部重熔强化的系统研究,提出了相关工艺参数对重熔处理后表层组织和影响规律。同时与镍基自熔合金喷焊及铸铁激冷处理表面强化法做了对比试验,结果表明,铸铁钨极氩弧重熔后激冷后是有效提高其耐磨性,发挥自身潜力,降低成本的一项新工艺。     

铝、镁合金微弧氧化技术研究现状和产业化前景

概述了铝、镁合金微弧氧化处理的研究现状，探讨了微弧氧化陶瓷层的形成机理。根据铝、镁合金的应用背景，采用对比试验法，研究了镁合金微弧氧化处理的耐蚀性和铝合金微弧氧化处理的耐磨性。结合近3年微弧氧化技术的产业化应用效果，举例分析了该技术的适用领域和运行效益。     

耐高温合金冲蚀磨损性能的改进研究

采用中频感应熔炼技术制得了均匀、致密的耐高温冲蚀合金材料,并对其进行相应的热处理。运用扫描电子显微镜、X射线衍射仪等现代分析手段研究材料的微观结构,并进行硬度、高温磨损等性能测试。试验结果表明：耐热钢中加入适量稀土元素可以提高其抗氧化性能、硬度,细化了晶粒,进而改善材料的抗磨损性能;改进后的抗高温冲蚀材料的铸态组织为奥氏体＋少量铁素体＋一次碳化物;固溶态组织中,枝晶组织明显减轻,晶界原析出相呈断续链状,一次碳化物发生部分溶解;固溶＋时效后的组织为奥氏体＋少量铁素体＋一次碳化物＋二次碳化物。高温冲蚀磨损试验表明,材料的冲蚀磨损行为表现为塑性冲蚀磨损。9#材料抗高温冲蚀性能最理想。     

稀土变质处理改善Cr12白口铸铁的组织与性能

研究了变质处理对Cr12白口铸铁显微组织,机械性能及耐磨性的影响.结果表明:变质使奥氏体枝晶细化,碳化物细化成孤立的断杆状,冲击韧性提高36.2％,耐磨性挺高37.8％。     

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。     

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.     

Effect of WC/W2C on the microstructure and abrasion resistance of high-boron hardfacing alloys

High boron hardfacing alloys reinforced with primary M₂B phases on Q235 steel plates were prepared by the method of flux-cored wire submerged arc welding. The microstructure and boride morphology were investigated using optical microscopy (OM), scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD). The effect of WC/W₂C on the microstructure was discussed. It indicated that the volume fraction of primary M₂B phases has increased due to good nucleated cores of incompletely molten W₂C particles provided by casting tungsten carbide or decarburizing reaction of WC powders. Abrasion resistance was evaluated by wet sand rubber wear tests and the wear mechanism was studied using SEM. It shows that primary M₂B grains play a key role in improving abrasion resistance.     

工艺参数对离子束辅助沉积TiN薄膜性能的影响

为进一步提高牙科材料的生物相容性、耐磨性和耐腐蚀性能,将离子束辅助沉积制备TiN纳米薄膜技术引入到铁铬钼牙科材料的研究中,在Fe-Cr-Mo合金基体上制备了TiN薄膜.测定了表面膜层的显微硬度,在模拟口腔环境的溶液中,采用电化学方法,对经不同工艺参数沉积TiN薄膜的牙科用Fe-Cr-Mo合金的耐蚀性进行测试,并以未进行表面镀膜的Fe-Cr-Mo合金为对照.结果表明:经TiN镀膜处理的Fe-Cr-Mo软磁合金硬度明显增加,在口腔环境中的耐腐蚀性较未经表面镀膜处理的有明显提高.工艺参数不同,硬度增加的程度不同,耐蚀性差别也较大,当氮气流量为1.5mL/min,溅射时间为4h时,得到的膜厚为2μm,此时TiN膜硬度最高,在口腔溶液中耐腐蚀性最好.