脉冲磁场电流对堆焊金属组织及性能的影响

研究了纵向交流脉冲磁场电流对等离子弧堆焊层金属组织及性能影响,利用光学金相、X射线衍射、显微硬度和磨损试验等方法对不同脉冲磁场电流作用下的堆焊试样的硬度、耐磨性及组织进行分析.研究发现,在适当的脉冲磁场电流作用下,可以增加堆焊层金属中硬质相的数量,控制硬质相的生长方向,提高等离子弧堆焊层的硬度和耐磨性.     

M7C3的形态分布对铁基复合层耐磨性能的影响

研究了在电磁搅拌的作用下,硬质相M7C3(主要是(Fe, Cr)7C3和Cr7C3)的数量和形态分布对堆焊层金属耐磨性的影响规律.对堆焊试件进行耐磨、硬度试验,并采用SEM,XRD对堆焊进行显微组织和成分分析.发现随着磁场参数的改变,硬质相M7C3由杂乱无章的分布逐渐转变为较规则的六方块状分布,堆焊层金属的耐磨性也随之增强;当磁场电流为3A,磁场频率为10Hz时,堆焊层金属的性能达到最佳状态,此时堆焊层中硬质相(M7C3)均成较规则的六方块状分布.结果表明,在适当的磁场参数作用下,硬质相(M7C3)成较规则的六方块状分布可以显著的提高堆焊层金属的耐磨性.     

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。     

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。     

原位合成TiC-M7C3陶瓷硬质相显微组织的分析

采用等离子弧堆焊技术原位合成TiC-M7C3陶瓷硬质相,探讨堆焊层中TiC-M7C3硬质相对堆焊层耐磨性的影响.利用X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）、能谱分析仪（EDS）、洛氏硬度计及湿砂磨损试验机等设备进行检测分析.结果表明,堆焊层是由高碳马氏体基体和大量弥散分布在基体中的TiC,M7C3陶瓷硬质相构成的过共晶组织;堆焊层表面的洛氏硬度为66.4 HRC,磨损量为0.086 g.TiC可以作为M7C3陶瓷硬质相的形核核心,提高了M7C3陶瓷硬质相的形核率,促使其晶粒细化;在TiC和M7C3陶瓷硬质相的共同作用下,Fe-Cr-Ti-C系合金比相同Cr元素含量的Fe-Cr-C系合金堆焊层的硬度更高,抗磨损性能更好.     

机械搅拌对Fe-Cr-C系明弧堆焊合金显微组织及其耐磨性的影响

采用高碳高铬铸铁药芯焊丝,通过自改装的自动搅拌式明弧堆焊机在Q235钢表面堆焊了Fe-Cr-C系耐磨高铬铸铁焊层。借助XRD、SEM、EDS和光学显微镜(OM)分析了堆焊层的物相组成,观察了堆焊层的宏观和微观组织形貌。运用洛氏硬度计和动载冲击磨料磨损试验机测试了堆焊层的表面硬度和磨损性能。结果表明,机械搅拌作用下的明弧堆焊层中裂纹明显减少,焊层内部奥氏体和碳化物更加混乱、细小,局部区域出现了波纹状组织。搅拌作用下的明弧堆焊层最高硬度达57 HRC,相对耐磨性是一般明弧堆焊层的2倍。磨损机制表现为金属的塑性变形和磨料对堆焊层的短距离切削。     

外加纵向磁场对等离子弧堆焊层组织与性能的影响

对铁基合金Fe5进行等离子弧堆焊时外加纵向磁场来控制堆焊层的硬质相的形态及分布,并对堆焊层进行了硬度、磨损试验,显微组织及X射线衍射分析,对堆焊层组织性能进行研究.结果表明,施加纵向磁场的堆焊层明显比无磁场作用的堆焊层硬度高、耐磨性好;磁场电流为3 A时的堆焊层性能最佳;合金堆焊层的显微组织α,γ固溶体被充分细化,并获得理想的硬质相Cr7C3,CrB等.     

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.     

间歇交变磁场占空比对堆焊层组织性能的影响

研究了纵向间歇交变磁场占空比对等离子弧堆焊金属组织及性能的影响.测试分析了不同磁场占空比下堆焊层的硬度、耐磨性及其显微组织.结果表明,适当的磁场占空比能有效地增加堆焊金属中硬质相的数量,控制硬质相的生长方向,提高堆焊层金属的硬度和耐磨性.     

Fe-C-Cr-Mn-B系耐磨堆焊合金组织和性能研究

采用CO2气体保护堆焊,并喷射Fe-C-Cr-Mn-B系合金粉,在Q235碳钢表面制备耐磨堆焊层,研究了B元素含量变化对堆焊层组织和性能的影响。采用金相显微镜和XRD分析堆焊层微观组织及相成分,利用硬度计和磨损试验机测试堆焊层的硬度和耐磨性。研究结果表明:未添加B元素时堆焊层组织为马氏体和奥氏体,添加B后堆焊层中形成了(Fe,Cr)2B和(Fe,Cr)23(C,B)6等硬质硼化物。随着含B量的增加,堆焊层洛氏硬度逐渐增加,堆焊层耐磨性呈现先升高后降低的趋势;当B含量为4%时,堆焊层的耐磨性最佳。     

横向交流磁场频率对堆焊金属组织及性能的影响

在镍基堆焊合金等离子弧堆焊过程中引入横向交流脉冲磁场,研究了横向交流脉冲磁场频率对等离子弧堆焊层金属组织及性能的影响,并利用光学金相、X射线衍射、显微硬度和湿砂橡胶轮磨损试验等方法,系统分析了不同脉冲磁场频率作用下堆焊试样的硬度、耐磨性及组织.结果表明,外加横向交流脉冲磁场可以有效改善堆焊层金属的结晶形态,细化晶粒,在适当的脉冲磁场频率作用下,可以获得最佳的电磁搅拌效果,增加堆焊层金属中硬质相的数量,控制硬质相的生长方向,提高等离子弧堆焊层的硬度和耐磨性.     

硼化物硬质相耐磨合金堆焊焊条的研究

该文研究的硼化物硬质相耐磨合金堆焊焊条为Cr－Mn－B合金系，堆焊层组织由奥氏体和含棚化物硬质相的共晶体组成，由于硼化物硬质相的硬度高，故含硼化物硬质相的共晶体在磨损过程中起到耐磨骨架作用，显著地提高了堆焊层的耐磨性。常温下的耐磨性能是高锰钢的3倍左右。在制砖机双轴搅拌器的叶片上实际运用考核中，比原45#钢淬火件提高寿命5倍之多。该合金系焊条不但具有良好的加工硬化效应，且有良好的机加工性能。     

等离子弧堆焊层的组织与性能的磁场控制

在对两种铁基合金（Fe5和Fe3）进行等离子弧堆焊过程中加入纵向直流磁场来控制堆焊层的硬质相形态及分布，并对两种堆焊层进行了硬度、磨损试验，显微组织及X射线衍射分析。并对两种粉末的堆焊层组织性能进行了研究。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；磁场电流为3A时的堆焊层性能最佳；合金堆焊层的显微组织α、γ固溶体被充分细化，并获得了理想的硬质相Cr7C3、CrB等。     

等离子弧堆焊层的组织与性能的磁场控制

在对两种铁基合金（Fe5和Fe3）进行等离子弧堆焊过程中加入纵向直流磁场来控制堆焊层的硬质相形态及分布，并对两种堆焊层进行了硬度、磨损试验，显微组织及X射线衍射分析，对两种粉末的堆焊层的组织性能进行研究。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；磁场电流为3A时的堆焊层性能最佳；合金堆焊层的显微组织α、γ固溶体被充分细化，并获得理想的硬质相Cr7C3，CrB等。     

外加磁场作用下铁基碳弧堆焊层的组织和性能

为了利用磁场的作用提高堆焊层的性能,研究了磁场对铁基碳弧堆焊层组织和性能的影响,在对Cr—B—Ni—V系铁基合全进行碳弧堆焊时加入直流横向磁场,以求细化堆焊层金属的组织,控制硬质相的形态及分布。通过对堆焊层进行硬度试验、磨损试验、金相试验,得出了堆焊电流和磁场电流对堆焊层金属的硬度和耐磨性的影响规律。结果表明：施加磁场的堆焊层比未施加磁场的堆焊层硬度高,耐磨性好;堆焊电流与磁场电流相匹配（堆焊电流180A,磁场电流3A）时,堆焊层的性能达到最佳,即硬度最高,耐磨性最好,此时堆焊层中硬质相细小且分布均匀,呈“六角形”,方向一致。     

CO2气体保护药芯焊丝喷粉堆焊层组织及其耐磨性

采用CO2气体保护焊方法,使用高铬铸铁药芯焊丝,喷射优化设计的Cr-Ti-Mn-B系粉体形成耐磨堆焊层。利用XRD及金相显微镜分析堆焊层组织结构,并测定堆焊层的硬度和磨损性能。结果表明:与单纯高铬铸铁芯堆焊层相比,喷射粉体后堆焊层的洛氏硬度HRC增加,当Mn铁、Cr铁、B铁、Ti铁质量分数比为4.3∶52.2∶3.9∶39.6时,堆焊层硬度和耐磨性最高。喷射粉体堆焊层以马氏体为主,并有(Cr,Fe)7C3,FeMn2等相产生,从而提高堆焊层硬度和耐磨性。     

抗裂性耐磨性兼具的堆焊焊条的研究

在分析堆焊条抗裂与耐磨性关系的基础上,采用廉价钛铁、钡铁和人造金红石、石墨等材料作为焊条药成分,以Ｈ０８Ａ为焊芯,通过电弧冶金反应获得含ＴｉＣ－ＶＣ超硬质相的堆焊层,极大地提高了堆焊层的硬度和耐磨性,弥散分布的硬化物超硬质相质点配合低碳马氏基体及少量残余工体使堆焊层具有良好的抗裂性。抗裂耐磨及其经济性使该焊条在耐磨粒磨损和冲击工况下具有广泛的应用前景。     

Cr含量对Fe-B-C系耐磨合金堆焊层组织和硬度的影响

为了抑制高硼铁基耐磨堆焊合金硬质相Fe2B内部的显微裂纹,改善堆焊合金层的耐磨性能,向Fe-B-C系耐磨堆焊合金中添加不同含量的Cr,研究Cr含量对堆焊层组织形貌、物相组成及硬度的影响。试验采用添加不同含量微碳铬铁粉的方式,利用等离子粉末堆焊的工艺,在Q235钢板上制备具有不同Cr含量的高硼铁基堆焊合金,通过光学显微镜、XRD,SEM,EDS及洛氏硬度等方法对耐磨堆焊层的组织形貌、物相组成及硬度进行了分析。研究结果表明,未添加微碳铬铁粉时,堆焊合金层由初晶Fe2B相和共晶组织α-Fe+Fe3(C,B)组成;当微碳铬铁粉的添加量为30%时,出现新的初晶相Fe1.1Cr0.9B0.9;Cr元素具有促使堆焊层组织硬质相Fe2B析出的作用,并且能有效抑制初晶Fe2B相显微裂纹的产生;堆焊层的硬度随Cr含量的增加而增加,当微碳铬铁粉添加含量为55%时,硬度高达到65.5 HRC。创新点： 设计了一种高硬度、高抗裂性的高硼铁基耐磨堆焊合金材料。阐明了堆焊合金组织的形成规律,揭示了Cr对堆焊合金的改性机理。堆焊合金以麦穗状初晶相Fe1.1Cr0.9B0.9为耐磨骨架,共晶组织α-Fe+M3(C,B)为支撑相,两者相互协调配合,有效解决了高硼铁基耐磨堆焊合金的脆性过高的难题。     

间歇交变磁场频率对堆焊金属组织及性能的影响

为了研究间歇交变磁场频率对堆焊层金属组织及性能影响,对低碳钢表面进行等离子弧堆焊时外加间歇交变纵向磁场,并利用光学金相、X射线衍射、显微硬度和湿砂橡胶轮磨损试验等方法系统分析了不同磁场频率对等离子弧堆焊试件的影响.结果表明:适当的交变磁场频率能有效地增加堆焊金属中硬质相的数量,控制硬质相的生长方向,提高堆焊层金属的硬度和耐磨性,从而进一步获得最佳的电磁搅拌效果.     

横向交流脉冲磁场对堆焊金属组织及性能的影响

通过在低碳钢表面进行等离子弧堆焊时外加交流脉冲横向磁场,研究了交流脉冲磁场对镍基自熔合金组织及性能的影响,并利用光学金相、X射线衍射、显微硬度和湿砂橡胶轮磨损试验等方法,系统分析了不同脉冲磁场电流、占空比作用下的堆焊试样的硬度、耐磨性及组织.结果表明,外加横向交流脉冲磁场可以有效改善堆焊层金属的结晶形态,细化晶粒,在适当的脉冲磁场电流、占空比作用下,可以获得最佳的电磁搅拌效果,增加堆焊层金属中硬质相的数量,控制硬质相的生长方向,提高等离子弧堆焊层的硬度和耐磨性.