多元合金強(qiáng)化高鉻堆焊合金微觀組織及其耐磨性的研究.pdf

1、現(xiàn)在使用的耐磨材料大部分是采用碳化物作為耐磨硬質(zhì)相，碳含量越高，耐磨性越好，但是碳含量高會(huì)造成焊接缺陷。由于氮原子半徑（92pm）與碳原子半徑（91.4pm）相近，而且氮原子在高溫下比較活潑，因此能和碳同時(shí)與鋼鐵中的合金元素結(jié)合，沉淀析出碳氮化物明顯改善鋼的力學(xué)性能。為此，通過對(duì)堆焊層的氮合金化改性，析出的碳氮化物起到細(xì)化一次結(jié)晶組織、釘扎位錯(cuò)、阻礙晶粒長(zhǎng)大和沉淀強(qiáng)化作用，既可彌補(bǔ)碳含量減少所造成的堆焊層硬度的降低，又能獲得較高強(qiáng)度、良

2、好的熱穩(wěn)定性和耐磨性等優(yōu)異性能，為提高堆焊合金綜合性能提供新途徑。本文研究了堆焊工藝對(duì)高鉻合金粉末電弧堆焊層微觀組織及耐磨性的影響。研究表明，利用焊絲粉末堆焊和焊絲粉塊堆焊兩種工藝都能實(shí)現(xiàn)堆焊層與母材冶金結(jié)合，焊縫成形良好。而焊絲粉塊堆焊不僅飛濺少，可焊性好、焊縫美觀、碳化物析出量較多，且焊絲粉塊堆焊試樣洛氏硬度和耐磨性分別是焊絲粉末堆焊試樣的1.25倍和1.52倍。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴研究了氮?dú)獗Ｗo(hù)下明弧硬面焊絲粉塊堆焊

3、工藝，采用焊絲和由釩鐵粉、鈦鐵粉、鋁粉、純鋯粉、高碳鉻鐵粉和氮化鉻粉壓制而成的合金粉塊在Q235鋼表面堆焊。探討了單一微合金元素鈦、釩、鋁、鋯和960℃正火熱處理對(duì)堆焊層組織和性能的影響。研究表明，單一微合金元素Ti、V、Zr的加入均可使合金堆焊層金屬的晶粒得以細(xì)化，堆焊層硬度和耐磨性都隨著堆焊層合金元素的增加而提高。其中鈦元素表現(xiàn)出較高的淬透性，F(xiàn)e-Cr-C-Ti堆焊合金基體為α-Fe和γ-Fe，同時(shí) Ti與碳、氮析出的細(xì)小氮化物、

4、碳化物和Tix(N,C)y碳氮化物彌散分布于基體上。Fe-Cr-C-Ti堆焊層硬度值最高達(dá)到60HRC，其耐磨性是標(biāo)準(zhǔn)試樣DH621的0.86倍。正火熱處理后所有合金堆焊層組織板條狀和針狀馬氏體含量明顯提高，并在馬氏體基體上彌散分布著第二相質(zhì)點(diǎn)，因此合金堆焊層硬度能提高10％~100%，磨損量明顯降低。⑵采用焊絲和合金粉塊氮?dú)獗Ｗo(hù)明弧堆焊方法制備了不同釩含量的Fe-Cr-C-Ti-Zr-V多元合金堆焊層，其組織主要由板條狀馬氏體、針狀馬

5、氏體，殘余奧氏體和M7C3型碳化物組成，并在馬氏體組織間均勻分布著大量鈦釩鋯的碳氮復(fù)合物顆粒。隨著堆焊層中釩含量的增加，F(xiàn)e-Cr-C-Ti-Zr-V多元合金堆焊層洛氏硬度在53HRC~56HRC之間變化。含釩量為1.0%~1.5%的Fe-Cr-C-V-Ti-Zr多元合金堆焊層焊態(tài)洛氏硬度值比標(biāo)準(zhǔn)試樣DH621堆焊層硬度值低11%，但是其相對(duì)耐磨性是標(biāo)準(zhǔn)試樣DH621的1.34倍。表明Fe-Cr-C-V-Ti-Zr多元合金堆焊層中碳化物