FeAlCuCrNiNbx系高熵合金堆焊层的组织及性能分析

为了研究Nb元素含量对FeAlCuCrNiNb_x(x = 0.4,0.6,0.8,1.0,x为摩尔比)高熵合金的组织结构及性能的影响,采用熔化极气体保护焊技术在碳钢板表面制备出FeAlCuCrNiNb_x高熵合金堆焊层,而后对堆焊层进行显微组织、物相组成、显微硬度、耐磨性和耐蚀性分析. 结果表明,FeCuCrAlNiNb_x高熵合金堆焊层呈现以Fe-Cr相为基的BCC固溶体和少量MC共晶碳化物. 组织为典型的枝晶结构,由灰色的枝晶(DR)及白色的枝晶间(ID)结构组成. 对于耐磨性,加入适量的Nb元素可以显著提高堆焊层的显微硬度和耐磨性,当Nb摩尔比为0.8时,显微硬度最高,耐磨性最好,最大硬度值达到602 HV,磨损量最小为0.30 g. 对于耐蚀性,加入一定量的Nb元素后极化曲线中自腐蚀电流密度减小,腐蚀速率减慢,耐蚀性增强,均优于304不锈钢,当Nb摩尔比为1.0时,堆焊层合金耐蚀性最好.     

氧化镧在耐磨堆焊焊条中的应用研究

通过向耐磨堆焊焊条药皮中加入不同量的氧化镧,研究其对堆焊金属显微组织、硬度和耐磨性的影响.试验结果表明:舍氧化镧的合金堆焊层组织呈颗粒状生长,显微组织均匀细小;适量的氧化镧可使堆焊合金层的硬度、耐磨性明显增加,并提高了合金层的结合强度.     

药芯焊丝堆焊耐磨覆层组织性能试验研究

采用埋弧焊方法对三种不同的高碳高铬自保护药芯焊丝进行堆焊,并对其堆焊覆层的硬度、耐磨性以及显微组织等进行了试验,研究其堆焊耐磨层的组织、性能及其相互关系。结果显示：1^#堆焊覆层材料耐磨性优于碳含量及硬度更高的2。堆焊覆层材料,表明同类堆焊覆层材料在硬度相近时其耐磨性主要取决于碳化物数量、形态、分布及大小,而合金元素对改变显微组织形态,晶粒大小与分布等方面有积极作用。     

等离子堆焊铌元素增强镍基合金堆焊层的组织与性能

利用等离子堆焊技术在304L钢板表面制备了添加Nb粉的Ni40合金堆焊层,并对堆焊层的微观组织、显微硬度和耐磨性进行研究。结果表明,堆焊层组织主要由γ-Ni树枝晶、枝晶间的共晶组织、弥散分布的Nb C颗粒、硼化物和碳化物等相组成。由于增强相Nb C颗粒在堆焊层中均匀分布,使Nb/Ni40复合合金堆焊层与纯Ni40合金堆焊层相比,显微硬度提高约40%(平均达到448 HV0.3),耐磨性也提高约37.5%。     

DJ5003焊条堆焊金属的显微组织及耐磨性能研究

采用DJ5003堆焊焊条在45钢表面制备了不同堆焊层数的合金,使用OM,SEM,显微硬度计、磨损试验机等设备对堆焊金属的组织性能进行了测试分析。研究表明,堆焊接头冶金结合良好,DJ5003焊条堆焊合金的显微组织由马氏体、残余奥氏体和碳化物等组成,随着堆焊层数的增加,堆焊层金属中马氏体和碳化物越来越细小、数量越来越多,且分布更均匀;堆焊层金属的显微硬度明显高于基体材料,且随着堆焊层数的增加,基体材料的稀释作用越来越小,堆焊层金属的硬度逐渐增高,而磨损量显著降低,当堆焊3层时,堆焊层金属的平均显微硬度达到HV776.4,而磨损量仅为0.303 g,磨痕犁沟最浅,耐磨性最好。     

焊条电弧焊堆焊金属组织及其性能分析

采用CHR172堆焊焊条,以焊条电弧焊工艺在基体材料45钢上进行了堆焊.分析了不同焊接条件下获得的热影响区与堆焊层熔敷金属的显微组织和显微硬度,讨论了焊接热输入、合金元素对堆焊层熔敷金属显微组织及显微硬度的影响.研究结果表明,堆焊层金属的显微组织和显微硬度不但与焊接热输入的大小有关,而且与采用堆焊焊条中的合金成分及含量、形成的硬质颗粒的类型、硬质颗粒与基体组织结合性能以及硬质颗粒的分布等有关.     

D227、D237焊条堆焊金属组织及显微硬度研究

分别采用D227和D237两种堆焊焊条,在45号钢基体上进行了焊条电弧焊堆焊试验.分析了在相同焊接条件下获得的堆焊层金属的显微组织和显微硬度,讨论了合金元素对堆焊层金属显微组织及显微硬度的影响.研究表明,堆焊金属与基体金属具有良好的冶金结合,第一层堆焊金属受基体金属的稀释程度影响明显,界面处金属过渡层的宽度因焊条种类的不同而异;各层堆焊金属中合金元素Cr、Mo、V含量随堆焊层数的增加而提高,堆焊金属的显微组织及显微硬度与堆焊焊条合金元素的含量有关,与其硬质相的类型、性能及分布等有关.     

5CrNiMo模具钢堆焊过渡层+强化层材料的组织和力学性能研究

采用药芯焊丝在5CrNiMo模具钢基体上进行堆焊试验,对直接堆焊强化层材料和堆焊过渡层+强化层材料时各堆焊界面的组织,显微硬度,堆焊试样力学性能,熔合区化学成分进行了对比分析。结果表明:堆焊过渡层能有效改善基体、过渡层及强化层堆焊界面的显微组织;形成一个新的二级硬度梯度,使基体到强化层金属的过大硬度梯度得到明显减缓,实现了组织、硬度与合金元素的合理过渡。堆焊试样的抗拉强度得到明显提高。     

焊接材料及其生产设备

Nb-Ti系堆焊层的组织和耐磨性的研究 为了提高焊条材料表面的耐磨性,通过对焊层中合金元素的设计,成功研制了一种适用于抗磨料磨损条件下的Nb-Ti系堆焊焊条（焊条代号109^#）。采用磨损试验机、硬度试验机、光学显微镜、扫描电镜、EDAX能谱分析仪对堆焊层的平均硬度、磨料磨损试验的磨损失重及微观组织进行了分析,研究了堆焊层合金系统的耐磨料磨损性能。     

磁场电流对Fe5堆焊层显微组织和力学性能的影响

在Fe5自熔堆焊合金的等离子弧堆焊过程中引入直流横向磁场,通过外加磁场对电弧和熔池的作用,改善堆焊层的组织,提高堆焊层的综合力学性能。对不同规范下的试件进行硬度、磨损试验和显微组织分析,研究磁场电流对堆焊层显微组织和力学性能的影响规律。结果表明,施加磁场的堆焊层要比无磁场作用的堆焊层硬度高、耐磨性好;当磁场电流为3A时,堆焊层性能取得最佳值,其耐磨性最好,硬度最高。     

CCS-A钢等离子弧堆焊合金层的组织和性能

采用Co基合金粉末,在一般强度船用结构钢CCS-A基体材料表面进行等离子弧粉末堆焊试验,获得了力学性能优异的堆焊层。利用VHX型金相显微镜观察堆焊层的组织结构,采用配有电子能谱仪(EDS)的MX-2600型扫描电子显微镜分析试样微观形貌和元素分布,并测试了堆焊层的硬度和耐磨性。结果表明:基体和堆焊层界面属于冶金结合,界面强度较高,基体中Fe元素易向熔融的堆焊层扩散,可形成合金固溶体,使堆焊层的硬度和耐磨性都远优于基体合金。     

合金元素对铁基耐磨堆焊合金性能的影响

采用碳弧堆焊方法成功研制了一种耐磨料磨损铁基堆焊合金,该合金为多元复合强化合金,合金系为Cr-B-Ni-W-V.通过对比堆焊层的平均硬度、磨料磨损试验的磨损失重及微观组织的分析,研究了堆焊合金系统的耐磨料磨损性能.同时系统地讨论了合金元素Cr,B,Ni,W,V对堆焊层金属的组织、硬度和耐磨性的影响规律,从而确定了堆焊合金系统的最佳合金元素含量.结果表明,Cr元素的含量为24.5%～25.5%,B元素的含量为1.30%～1.40 %,W元素的含量为3.9%～4.2%,V元素的含量为3.0%～3.2%时,堆焊合金系的配比适当,堆焊层具有较好的硬度及耐磨性.     

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.     

等离子堆焊Q235电解打壳锤头的组织和性能

采用等离子堆焊技术在Q235铝电解打壳锤头表面堆焊F40合金粉末熔覆层。利用扫描电镜、能谱仪和显微硬度计等分析等离子堆焊层的微观组织、微区成分和硬度分布。利用磨擦磨损仪对试样进行耐磨性测试,通过恒电位法评估堆焊层和基体的耐蚀性能。结果表明,堆焊层与基体形成了良好的冶金结合,堆焊层为典型的柱状晶组织。等离子堆焊层平均显微硬度为444HV0.1,为基体的2倍;耐磨性为基体的1.6倍;腐蚀速率Rcorr为3.524×10-4 mm/a,为基体的1/(4.2×104)。等离子堆焊后Q235钢材料的耐磨性、硬度和耐腐蚀性均有显著提高,有望提高电解铝打壳锤头的耐磨耐蚀性能。     

钴对马氏体时效不锈钢模具堆焊焊丝堆焊层性能的影响

针对我国热作模具堆焊修复材料的缺乏和性能的不足,开展了马氏体时效不锈钢热作模具CO2气体保护焊金属粉芯堆焊焊丝的研究工作。通过改变Co元素的含量,研究了Co元素对所研制焊丝堆焊合金的硬度、时效行为、红硬性、显微组织和时效析出相的影响。结果表明,Co元素有利于焊后堆焊合金由奥氏体向马氏体转变,当w(Co)≥2%时堆焊合金为全马氏体组织;随着堆焊合金中Co元素含量增加,堆焊层的焊态硬度、时效态硬度和红硬性提高。     

W对Fe-Cr-Mo-W-V热锻模具堆焊合金组织与性能的影响

针对热锻模具工作条件及其失效形式,采用药芯焊丝气体保护堆焊方法制备Fe-Cr-Mo-W-V系热锻模具堆焊合金,采用金相组织观察、硬度测试、回火热处理、抗热疲劳裂纹和力学性能等多种试验方法,分析了W含量对堆焊合金显微组织、焊态硬度、热稳定性、热疲劳性能以及力学性能的影响。结果表明:Fe-Cr-Mo-W-V系堆焊合金的显微组织由板条马氏体+残余奥氏体组成。随着W含量的增加,堆焊合金焊态及550℃回火处理后所对应的硬度值逐渐增加,随着热处理时间的延长,堆焊层硬度逐步降低并趋于平缓。随着堆焊合金中W元素的增加,堆焊合金抗热疲劳裂纹性能逐渐降低,Fe-Cr-Mo-W-V系堆焊合金的抗拉强度略高于国外焊接材料Weld Mold 9650,断后伸长率略低于焊接材料Weld Mold 9650。     

磁场频率对Fe5自熔合金性能的影响

在低碳钢表面进行Fe5合金等离子弧堆焊时外加纵向磁场,对堆焊试样进行磨损和硬度试验,采用显微电镜和扫描电镜对堆焊层显微组织进行分析,研究磁场频率对堆焊层金属的硬度和耐磨性的影响规律.结果表明,外加纵向磁场通过电磁搅拌作用细化堆焊层金属的组织,并控制硬质相的形态及分布;堆焊层的硬度和耐磨性随磁场的频率变化而变化并存在最佳值,在适当的磁场频率作用下电磁搅拌达到最佳效果从而提高堆焊层金属的综合力学性能.     

65Mn铁基等离子堆焊层组织及耐磨性能研究

利用等离子堆焊技术堆焊合金粉末可以提高材料表面耐磨性和硬度等性能。采用等离子堆焊技术在65Mn钢板表面制备了Fe基体合金涂层,研究了堆焊层组织和性能。结果表明,堆焊层硬度明显高于基体硬度,涂层有雪花状组织,洛氏硬度可以达到60 HRC以上,摩擦系数约为淬火后65Mn摩擦系数的一半,其耐磨性明显增强。     

堆焊层数对埋弧焊WC增强堆焊层组织与性能的影响

采用药芯焊丝埋弧焊方法原位制备了WC颗粒增强铁基耐磨堆焊合金层,借助光学显微镜、扫描电镜、显微硬度计、宏观硬度计以及磨粒磨损试验机等实验仪器,对比研究了不同焊接层数对堆焊合金层的显微组织及耐磨性的影响。结果表明,随着焊接层数的增加,堆焊层的硬度与耐磨性都呈先增加后下降的变化规律。当在基体上堆焊三层时,硬质相WC均匀分布在堆焊层中,其耐磨性达到最佳,是Q235钢的30倍左右。     

等离子弧熔覆Fe-Cr-Ti-C合金堆焊层的性能分析

采用等离子堆焊技术制备了不同Cr、Ti含量的Fe-Cr-Ti-C堆焊合金试样,借助于扫描电子显微镜、洛氏硬度计、湿砂磨损试验机等设备进行检测和试验,研究了Cr、Ti含量对合金硬度和耐磨性的影响。结果表明,等离子弧熔覆Fe-Cr-Ti-C堆焊合金可显著提高堆焊层的硬度和耐磨性。当Cr元素添加量为19.98%,Ti元素添加量为4.5%时,堆焊层的硬度和耐磨性达到最佳。