等離子熔覆-注射B4C熔覆層組織及性能的研究.pdf

1、磨損是煤礦機械零部件在實際工況條件下最主要的失效形式。為了提高采煤機截齒、刮板輸送機中部槽的使用性能及服役壽命，根據(jù)其失效形式，本文提出采用等離子熔覆—注射B4C技術在采煤機截齒前端表面制各一層低成本、高耐磨、厚約2～4mm的B4C增強Fe基熔覆層;在中部槽易磨損工作面，按其規(guī)格不同，熔覆一定數(shù)量、厚約2～4mm的條狀熔覆層。通過熔覆—注射優(yōu)化試驗，確定了合適的B4C注射位置和合理的工藝參數(shù)，制備出了外觀良好、性能優(yōu)越的含B4C陶瓷相的

2、復合熔覆層。
　　 采用金相顯微鏡、掃描電鏡分析了熔覆層、界面和熱影響區(qū)的組織特征;測試了熔覆層洛氏硬度，并進行耐磨性試驗并對磨損形貌觀察，評價了熔覆層的耐磨性能。研究了熔覆層的組織及性能的關系，分析了該熔覆層的磨損機理，并進行了生產試驗。結果表明:
　　 (1)影響等離子熔覆—注射B4C的工藝因素很多，且存在交互作用，經過大量試驗，最終優(yōu)化的等離子熔覆—注射的工藝參數(shù)為:噴嘴與基材間的高度25～28mm;離子氣流量10

3、L/min;送粉氣流量7.5L/min;熔覆電流215A;熔覆速度420mm/mim送粉量67g/min;注射量12g/min;注射角度30°;注射位置距拖尾邊緣的距離2～4mm，驗證性試驗表明，該工藝參數(shù)滿足生產要求。
　　 (2)等離子熔覆—注射B4C熔覆層表面粗糙度大，這是由于涂層的表面內部鑲嵌了粒度較大的B4C陶瓷顆粒。其內部組織具有明顯的快速凝固特征，整體具有細小的晶體結構。熔覆層向邊緣方向表現(xiàn)出不同的凝固組織形態(tài)，在

4、界面處為平面晶，然后過渡為柱狀晶，熔覆層表面由于注射B4C，對熔體產生激冷作用，B4C間隙中的組織細小、均勻。
　　 (3)混配B4C的鐵基熔覆材料，在熔覆加工過程中B4C的劇烈氣化導致熔覆層的形貌惡化。熔覆層很薄且不平整，熔覆層表面出現(xiàn)大量的氣孔和裂紋。B4C熔化后，元素B、C重新發(fā)生冶金反應，形成大量條塊狀的CrB、Fe2B、(Cr，F(xiàn)e)2B和(Fe，Cr)23(C，B)6等化合物。該熔覆層具有硬而脆的特點，測量洛氏硬度時

5、，熔覆層表面出現(xiàn)被壓頭壓碎、崩塊的現(xiàn)象。
　　 (4)在實驗室中的測試，等離子熔覆—注射B4C層的表層耐磨性是基體材料Q235的50倍，是16Mn鋼的41倍，是42CrMo的22倍，是不含B4C陶瓷相熔覆層的20倍，是混配B4C熔覆層的3～4倍。說明熔覆層中存在B4C陶瓷相對于提高熔覆層的耐磨性來說是十分有效。熔覆—注射B4C復合層的磨損形式主要為微觀切削、犁溝，且犁溝很淺，熔覆層耐磨性十分優(yōu)異。
　　 (5)經過該項技