預(yù)置粉末對明弧堆焊鐵基合金顯微組織及耐磨性的影響.pdf

1、藥芯焊絲明弧焊方法以其經(jīng)濟(jì)、便捷、可靠等優(yōu)點(diǎn)應(yīng)用于堆焊制造和再制造先進(jìn)機(jī)械零件耐磨層，而焊道預(yù)置合金粉末型藥芯焊絲或者實(shí)心焊絲明弧焊則是一種稀釋率低、熔敷效率高、節(jié)能低耗的堆焊方法，有效彌補(bǔ)了藥芯焊絲包粉量有限和實(shí)心焊絲合金元素加入有限的缺點(diǎn)。本文通過優(yōu)化藥芯粉末組分和預(yù)置粉末組分，通過光學(xué)顯微鏡、X-射線衍射儀、掃描電鏡及其附屬能譜儀等研究手段，系統(tǒng)探討了堆焊工藝及合金元素含量等對其堆焊合金顯微組織及性能的影響。
　　首先，采用

2、藥芯焊絲自保護(hù)明弧焊方法在 Q235A鋼基體熔敷Fe-17Cr-4C-2V-Mn-Si-Ti多元合金系的耐磨合金，考察了硅含量對其顯微組織和耐磨性的影響。結(jié)果表明，隨著硅含量提高，初生M7C3相由板條狀轉(zhuǎn)變?yōu)榱呅螇K狀彌散分布，其中M代表Fe, Cr, V, Mn等合金元素；其相鄰間隔的γ-Fe改變?yōu)榘鼑撓啵瑪?shù)量逐漸減少直至消失。磨損試驗(yàn)結(jié)果表明，適量硅對耐磨性有改善作用，過量不利，合金磨損機(jī)理有微切削和微觀斷裂兩種。該合金耐磨性不僅

3、與初生M7C3相的顯微硬度、分布及形態(tài)有關(guān)，而且與其周圍組織類型相關(guān)，其中適量包裹初生M7C3相的γ-Fe可增強(qiáng)合金韌性并改善耐磨性。
　　接著，為提高熔覆層合金元素含量并降低Q235A母材的稀釋率的影響，考察了焊接電流和預(yù)置合金粉末組分對藥芯焊絲明弧堆焊合金顯微組織及耐磨性的影響。結(jié)果表明，隨著焊接電流增加，母材稀釋率增加，析出了M7C3、Fe3C、M2B、Fe2N等硬質(zhì)相，其中M2B顆粒由預(yù)置粉末中Fe-B原位熔化而成， M7

4、C3碳化物尺寸和體積分?jǐn)?shù)隨之增大，但該堆焊合金宏觀硬度變化不大，磨損失重ΔM先輕微波動(dòng)，至430A時(shí)，合金耐磨性最好，主要由于此時(shí)適量γ-Fe包裹初生M7C3相。
　　隨預(yù)置硼鐵合金粉的增加，合金析出了 M7(C,B)3、M2B等硬質(zhì)相，初生M7(C,B)3由長條狀變?yōu)榱?，先呈塊狀，隨后因數(shù)量增多而細(xì)化；界面組織呈亞共晶→共晶→過共晶結(jié)構(gòu)變化趨勢。隨預(yù)置高碳鉻鐵合金粉增加，合金六邊形塊狀初生碳化物M7C3相尺寸逐漸增大，離熔合線

5、4mm處顯微硬度最高，4mm至堆焊層表面顯微硬度則下降，這主要由于該4mm處次表層散熱較慢而使初生M7C3相有更為充足的時(shí)間來長大。隨預(yù)置硅鐵合金粉的增加，合金所含F(xiàn)e3C相減少，γ-Fe相少量增加，初生M7C3相由長條狀變小，隨后長大并均勻分布，總碳化物體積分?jǐn)?shù)增加，初生碳化物M7C3相的體積分?jǐn)?shù)小幅波動(dòng)；合金表層硬度變化不大，ΔM先急劇降低后降低幅度減小，耐磨性大幅度改善。隨預(yù)置中碳錳鐵合金粉增加，初生M7C3從長條狀先變短后變大，

6、顆粒尺寸漸趨均勻，其堆焊合金宏觀硬度變化不大，ΔM先增加后減小，然后增加，其磨損形貌以輕微的劃痕+較少的剝落坑為主。
　　最后，采用焊道預(yù)置合金粉末實(shí)心焊絲明弧焊方法制備了耐磨合金層，考察了硅鐵、硼鐵等預(yù)置粉末對其顯微組織及耐磨性的影響。結(jié)果表明，隨預(yù)置硅鐵粉增加，基體由胞狀鐵素體改變?yōu)殍F素體和馬氏體共存，其中馬氏體數(shù)量逐漸增加，胞狀沿晶(Fe,Cr)23C6數(shù)量隨之增加；該堆焊合金表層硬度先小幅波動(dòng)，隨后急劇下降，磨損失重ΔM先