鈷基復(fù)合粉末等離子堆焊層組織與性能的研究.pdf

1、閥門是化工、機(jī)械等行業(yè)中應(yīng)用很廣泛的流體控制設(shè)備，由于密封面間受到力的作用相互摩擦和剪切，以及流體的沖刷和腐蝕作用，在使用過程中處在較高溫度和較高的流體壓力下，閥門極易受到損傷。鈷基合金具有優(yōu)良的耐高溫、耐磨及耐蝕性能，是修復(fù)和強(qiáng)化閥門密封面的一種重要的材料。本文采用等離子堆焊技術(shù)，選用Co-Mo-Cr系、Co-Cr-W系、Co-Cr-Ni系三種不同系列的鈷基合金作為堆焊材料，分別在這三種鈷基合金中加入一定量的WC顆粒，在304不銹鋼表

2、面制備鈷基復(fù)合粉末堆焊層，研究WC對(duì)不同系列鈷基合金堆焊層組織和性能的影響。
　　試驗(yàn)表明三種鈷基合金等離子堆焊的最佳工藝參數(shù)分別為:Co-Mo-Cr系鈷基合金，焊接電流99A，送粉量35g/min; Co-Cr-W系鈷基合金，焊接電流90A，送粉量35g/min; Co-Cr-Ni系鈷基合金，焊接電流99A，送粉量38g/min。鈷基合金堆焊層組織主要分為四部分，從堆焊層底部往上分別為熔合區(qū)、近熔合區(qū)等軸狀枝晶、近熔合區(qū)與近表面

3、之間有一定方向的粗大的柱狀晶和近表面細(xì)小的等軸晶。
　　Co-Mo-Cr系鈷基合金加入WC后，對(duì)組織形態(tài)產(chǎn)生較大影響。隨WC加入量的增多，在鈷基固溶體中析出的碳化物的數(shù)量增多，尺寸變大，同時(shí)碳化物的形狀也發(fā)生了變化，由不規(guī)則的塊狀變?yōu)槭只詈汀癤”形;堆焊層的稀釋率變大。加入10％WC時(shí)，堆焊層由γ-Co、CoSi、Co7Mo6、 CrSi2、CoWSi、Mo3Co3C、M23C6等組成;隨WC加入量增多，基體相減少，碳化物相增

4、多，出現(xiàn)Fe3W3C、Fe3Mo3C;加入40％WC時(shí)，堆焊層中出現(xiàn)WC相。
　　在Co-Cr-W系鈷基合金中加入10％～30％WC后，晶粒變得十分細(xì)小，堆焊層先析出枝晶狀的鈷基固溶體，然后在枝晶間形成共晶組織;當(dāng)WC的加入量為40％時(shí)，熔池中的含碳量較高，析出多種花狀碳化物。加入10％WC時(shí)，堆焊層是由γ-Co、CoCx、 Cr7C3、CrSi2組成;加入20％WC和30％WC時(shí)，出現(xiàn)M6C型碳化物Co3W3C; WC的加入量為

5、40％時(shí)，鈷基合金堆焊層的稀釋率變大，F(xiàn)e含量升高，生成Fe3W3C相。
　　在Co-Cr-Ni系鈷基合金中加入量為10％～20％WC時(shí)，堆焊層的組織類型沒有變化，晶粒變細(xì);加入30％WC時(shí)，堆焊層上部出現(xiàn)球狀組織;當(dāng)WC為40％時(shí)，堆焊層組織出現(xiàn)較大變化，在鈷基固溶體中析出花狀、塊狀碳化物。加入10％WC和20％WC時(shí)，堆焊層是由γ-Co、Ni-Cr-Fe-C、CrSi2、Co3W3C組成;加入30％WC時(shí)，堆焊層出現(xiàn)Fe3W3

6、C和W2C相。
　　本文采用的三種系列的鈷基合金粉末在加入WC后，堆焊層的洛氏硬度和維氏顯微硬度都得到較大的提高，并且隨WC加入量的增多而增大。在常溫磨損試驗(yàn)中，三種系列的鈷基合金堆焊層的耐磨性隨WC加入量增多而提高，磨損機(jī)制隨WC加入量增多由磨粒磨損為主轉(zhuǎn)變?yōu)轲ぶp和磨粒磨損共同作用。在高溫磨損試驗(yàn)中，加入WC顆粒的Co-Mo-Cr系鈷基合金堆焊層相比于純鈷基合金堆焊層來說，摩擦系數(shù)降低為原來的三分之一。在電化學(xué)腐蝕試驗(yàn)中，加