鈷基合金等離子粉末堆焊層的組織及性能研究.pdf

1、閥門常在擠壓、磨損、水或其他介質(zhì)的腐蝕、高溫等條件下使用，致使其密封面損壞，不能繼續(xù)使用而帶來嚴(yán)重的損失。鈷基合金擁有良好的耐高溫性、抗磨損、耐沖擊、耐腐蝕等性能，是局部強(qiáng)化閥門密封面的理想高溫合金。粉末等離子堆焊是一種節(jié)能、高效、低稀釋率的表面強(qiáng)化技術(shù)，廣泛用于修復(fù)零件或提高零件的性能。本文通過優(yōu)化等離子堆焊工藝，采用Stellite6、Stellite F、Tribaloy400（簡稱T-400）三種鈷基合金粉末在304不銹鋼表面制

2、備等離子堆焊層，研究了成分對(duì)鈷基合金堆焊層的顯微組織與性能的影響，并分析了堆焊層在常溫和高溫下的摩擦磨損形式。
　　研究結(jié)果表明焊接電流和送粉量影響堆焊層的稀釋率和表面成型。最佳工藝參數(shù)為:堆焊速度為32mm/min，等離子氣流量為0.2L/min，送粉量為35g/min，電流為99A。此時(shí)，堆焊層表面飽滿光滑、沒有缺陷且稀釋率較低。
　　通過對(duì)堆焊層的組織形態(tài)及物相結(jié)構(gòu)分析，發(fā)現(xiàn)從界面到表層Stellite6合金堆焊層的組

3、織有明顯的變化，存在不同的區(qū)域:熔合區(qū)的平面晶、近界面的胞狀晶和堆焊層中部具有一定方向的柱狀樹枝晶、等軸晶區(qū)及近表面細(xì)小雜亂的樹枝晶區(qū);主要物相有γ-Co、M23C6、M7C3、CoCx等，其中M表示Cr、W、Fe等。Stellite F合金堆焊層的組織變化與Stellite6合金類似，主要物相有γ-Co、M23C6（M代表Cr、W、Fe等）、Cr7C3、Cr2Ni3、Ni17W3。T-400合金堆焊層的組織沒有明顯的界限，主要由少量的

4、柱狀晶、細(xì)小的枝晶和等軸晶組成，主要物相為γ-Co、金屬間化合物Co3Mo2Si、CoMoSi、Co2Mo3、Co7Mo6等。
　　硬度和電化學(xué)腐蝕測試結(jié)果表明，三種鈷基合金堆焊層的顯微硬度均比母材高，T-400合金堆焊層的平均顯微硬度最大，為500HV0.5;在3.5wt％NaCl鹽溶液中，Stellite6、Stellite F、T-400三種鈷基合金堆焊層的耐蝕性能優(yōu)于母材，腐蝕電流密度分別為2.47μA/cm2、4.01μ

5、A/cm2、1.91μA/cm2，是母材的0.293倍、0.476倍、0.227倍，T-400合金堆焊層的耐鹽蝕性能最好。
　　對(duì)三種鈷基合金堆焊層及母材進(jìn)行常溫及600℃高溫磨損試驗(yàn)，結(jié)果表明:
　　(1)常溫磨損時(shí)，Stellite6、Stellite F、T-400三種鈷基合金堆焊層的磨損量比母材304不銹鋼低，分別是母材的0.27倍、0.37倍、0.67倍。Stellite6合金堆焊層的相對(duì)耐磨性最高，原因是磨損時(shí)堆

6、焊層表面形成氧化膜使其磨損量降低，其次為Stellite F，T-400合金堆焊層的相對(duì)耐磨性最低，由于堆焊層中存在大量硬而脆的金屬間化合物，塑性較差，磨損時(shí)產(chǎn)生“犁溝”、斷裂、脫落;Stellite6與Stellite F合金堆焊層的磨損形式主要為氧化磨損、粘著磨損和磨粒磨損;T-400合金堆焊層的磨損形式主要為磨粒磨損，伴隨輕微的氧化磨損。
　　(2)600℃高溫磨損試驗(yàn)時(shí)，Stellite6、Stellite F、T-400