FV520B钢表面熔化极气体保护焊堆焊层及其激光淬火后的组织与性能

采用熔化极气体保护焊在FV520B钢板上进行单层单道、二层多道以及三层多道同质堆焊试验,并对单层单道堆焊层进行激光淬火处理,研究了不同堆焊层和激光淬火后堆焊层的显微组织、硬度和耐腐蚀性能。结果表明:堆焊层由板条状马氏体、少量δ铁素体和一些碳化物组成,显微硬度为350 HV,与母材相比提高了14.7%,层间和道间交界处的组织中δ铁素体减少,最高硬度分别为380.3,373.5 HV,相对于堆焊层提高了8.0%,6.7%左右;堆焊层的腐蚀速率低于母材,且随着堆焊层数的增加,腐蚀速率不变。激光淬火后堆焊层的马氏体组织更加细小,淬火区和热影响区的厚度分别为194.3,186.3μm,堆焊层的最高硬度提高至390.4 HV;随着距淬火表面距离的增大,硬度先升高后降低;激光淬火后堆焊层的腐蚀速率比未进行激光淬火的堆焊层低。

双相不锈钢表面等离子堆焊不同粉末的显微组织与硬度

采用等离子堆焊方法将Co106F、Co112F、Ni55粉末分别在F51双相不锈钢表面堆焊了两层。采用金相检验、线扫描分析、硬度测试等方法对堆焊后的F51钢进行研究。结果表明:Co106F、Co112F堆焊试样的显微组织形貌没有明显的区别,均由树枝晶组成,Ni55堆焊试样的组织分布较为紧密,在堆焊一层与二层交界处出现无序的柱状晶,为过冷所致;Co106F、Co112F、Ni55堆焊试样堆焊层的平均硬度分别是基体硬度的1.5,1.6,1.62倍;Co106F堆焊试样的表面硬度最小,Ni55堆焊试样的表面硬度最大。

重熔处理对火焰喷涂Ni55A合金涂层组织和性能的影响

采用火焰喷涂技术在316L不锈钢表面制备Ni55A合金涂层,对涂层分别进行火焰重熔和真空重熔处理,分析了重熔处理对涂层微观形貌、硬度分布和孔隙率的影响。结果表明:火焰重熔和真空重熔可将火焰喷涂涂层的孔隙率从4.2%分别降低到0.34%和0.86%,并将基体与涂层界面处的结合状态由机械结合变为冶金结合;与火焰重熔相比,真空重熔后涂层与基体界面处的扩散层厚度更大,组织更粗大,孔隙形状更加不规则;火焰重熔和真空重熔后涂层的平均硬度分别提高了60,15 HV,火焰重熔后涂层的硬度较高且硬度波动较小。

等离子堆焊技术的现状及发展趋势

等离子堆焊技术具有节能、高效和质量稳定等特点,使其成为重要的绿色制造及再制造技术之一。随着国内制造业的迅速发展,焊接技术尤其是等离子堆焊技术也得到较快的发展。概述等离子堆焊技术与钨极氩弧焊、手工电弧焊及埋弧焊的区别与联系,综合论述等离子堆焊设备的应用情况及其发展趋势,并分析等离子堆焊这一表面强化方法的研究进展,归纳等离子堆焊技术存在的主要问题及未来发展趋势。

热处理对2507双相不锈钢母材和堆焊热影响区组织的影响

通过光学显微镜和扫描电镜等研究了固溶、时效热处理对堆焊钴基合金后2507双相不锈钢母材及堆焊热影响区组织的影响。结果表明:在1 050～1 200℃之间进行固溶处理时,随着固溶温度的升高,母材中铁素体的体积分数从46%增加到了58%,奥氏体含量降低;堆焊热影响区的奥氏体垂直于熔合线生成和长大,并在奥氏体晶界处有黑色析出相产生;在850℃时效处理后,母材和热影响区中均有σ相析出,但热影响区铁素体基体上有位向交错的针状γ2相析出;在620℃时效处理后,母材和热影响区中均没有σ相析出,但有点状连续碳化物在热影响区的奥氏体晶界上析出。

电流对等离子堆焊Fe90组织与性能的影响

利用等离子堆焊技术在304L不锈钢表面堆焊Fe90自熔性合金粉末。采用OM、XRD和TEM对堆焊层组织进行分析,用硬度计、环-块式摩擦磨损试验机和饱和甘汞电极对堆焊层的硬度、耐磨性和耐蚀性进行测试,研究焊接电流对堆焊层组织和性能的影响规律和作用机理。结果表明:Fe90堆焊层组织由马氏体,(Cr,Fe)_7C_3,CrFeB,CrB与Fe_3Si组成,硬度是基材的3.5~5.2倍,磨损量下降80%~85%,耐蚀性基本不变;堆焊电流为130 A时,堆焊层的硬度最高,耐磨性最佳。

水导轴承等离子堆焊Ni60合金组织及其耐腐蚀性能

采用等离子堆焊技术在Z2CN18-10核电用不锈钢表面堆焊Ni60合金,并研究Ni60合金堆焊层的组织结构、硬度和耐蚀性能。结果表明:堆焊层组织主要由γ-Ni、碳化物、硼化物以及γ-Ni和硼化物的共晶组成,堆焊层的底层、中间层和顶层位置各相体积分数不同,中间层菊花状组织最多。Ni60堆焊层硬度约为500HV,明显高于Z2CN18-10不锈钢基体,菊花状共晶组织有助于提高堆焊层硬度。Ni60在硼酸中的钝化能力明显高于海水,且与Z2CN18-10不锈钢的自腐蚀电位差较小,不易发生电偶腐蚀。在模拟海水中堆焊层中间层耐腐蚀性能优于堆焊层的底部和顶部,与基体的自腐蚀电位差较大,容易出现电偶腐蚀。

脉冲电流对奥氏体不锈钢止裂效果的影响

采用自行研制的HCPD-I型脉冲电流冲击装置对含有预制单边疲劳裂纹的316奥氏体不锈钢进行脉冲电流处理,研究了高密度脉冲电流对裂纹尖端区域组织及性能的影响。结果表明,脉冲电流产生的焦耳热效应使裂纹尖端区域熔化形成一定曲率半径的止裂孔,降低了裂纹尖端的应力集中,并诱导裂纹尖端形成局部的热压应力场,共同起到阻碍裂纹扩展的目的。脉冲电流加速了位错的运动,降低了再结晶温度,使组织出现孪晶、再结晶现象。由于脉冲电流作用的瞬时性使再结晶晶粒来不及长大而得到细小的等轴晶,提高了材料力学性能经脉冲电流处理后材料的断面收缩率提高了18.8%,抗拉强度提高了6.0%。

深层渗碳对H13钢显微组织和硬度的影响

采用OM、TEM和XRD对深层渗碳处理后H13钢的显微组织进行观测,研究了深层渗碳对H13钢显微组织和硬度的影响。结果表明:渗碳后完全退火试样与渗碳后球化退火试样的渗碳层厚度均在3 mm以上,组织细密均匀,硬度提高30%~60%;渗碳后球化退火试样的晶粒更细小,基体上碳化物弥散分布并存在较多的亚结构,且表面硬度稍高于渗碳后完全退火试样。最佳深层渗碳处理工艺为1000℃下固体渗碳4 h,接着进行球化退火(840℃保温4 h,炉冷到740℃再保温4 h,炉冷到500℃后空冷到室温),然后进行1030℃淬火10 min,最后进行560℃回火2次,每次2 h。

激光熔覆制备Cu-18Pb-2Sn涂层的组织与性能研究

探究了不同激光功率下制备的Cu-18Pb-2Sn铜合金涂层组织和性能的变化。在完成制备后,通过着色探伤对熔覆层的孔洞缺陷进行检测。利用光学显微镜(OM)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)和X射线衍射仪(XRD)对熔覆层的显微组织、元素成分和物相组成进行分析检测。选择维氏硬度仪测试熔覆层的显微硬度,并采用往复高速摩擦实验机对熔覆层的摩擦磨损性能进行测试。结果表明,通过激光熔覆制备的铜合金熔覆层中存在着较多数量的孔洞,随着激光功率的逐渐增加,熔覆层内部的孔洞数量相对有所减少。熔覆层的Cu相基体中含有网状的Pb相,同时在扫描电镜下还观察到呈点状的Pb相组织。激光功率的变化并没有对硬度产生明显影响,熔覆层的平均最高硬度在77HV左右。各试样在摩擦磨损过程中以磨粒磨损为主,并伴有较少的粘着磨损发生,试样的平均摩擦因数分别为0.370、0.369、0.368和0.360。

不同基体材料阀门表面等离子堆焊Co106F粉末

采用等离子堆焊技术在基体材料为304不锈钢、F51双相不锈钢、A105碳钢的阀门表面堆焊了Co106F粉末。采用金相检验、线扫描分析、硬度测试等方法对3种基体材料阀门表面的堆焊层进行分析。结果表明:3种基体材料阀门表面堆焊层的熔合线平直,但存在缺陷;在熔合线到基体之间,3种基体材料阀门表面堆焊层中的Co、Cr、Fe等元素均发生了扩散现象;等离子堆焊Co106F粉末后,基体材料为A105碳钢阀门表面堆焊层的硬度显著增大。

激光重熔对Cu-18Pb-2Sn激光熔覆层组织和性能的影响

激光熔覆制备熔覆层后,选用相同功率的激光再次扫描熔覆层对其进行重熔,探究不同激光功率下Cu-18Pb-2Sn激光熔覆层重熔后组织和性能的变化。采用着色探伤法对熔覆层的孔洞缺陷进行检测,利用光学显微镜(OM)、场发射扫描电镜(FE SEM)和X射线衍射仪(XRD)对熔覆层的显微组织、元素分布和物相组成进行检测,使用维氏硬度计测试熔覆层的显微硬度,并采用往复高速摩擦试验机对熔覆层的摩擦磨损性能进行评价。结果表明,相比于未处理的熔覆层,激光重熔后熔覆层内的孔洞数量明显减少,熔覆层组织仍由网状的Pb相和Cu相基体构成,但网状Pb相的数量相对减少,点状Pb相增多。重熔后熔覆层的显微硬度有所上升,平均硬度最高可达到93 HV0.1。试样在摩擦磨损形式下的磨损机理主要为磨粒磨损,激光功率为900、1100、1300和1500 W的熔覆层的平均摩擦系数分别为0.305、0.308、0.296和0.289。

2205双相不锈钢渗碳组织及性能研究

为了研究渗碳对2205双相不锈钢的显微组织、化学成分及性能的影响,对该钢进行了高温渗碳和固溶时效处理。结果表明:渗层由扩大的奥氏体和小块状铁素体组成。渗碳后奥氏体与铁素体内部有错综杂乱的位错缺陷,铁素体晶内有微量规则的析出相。再经过固溶时效处理,晶界处与晶内均有不同形状的碳化物析出。渗层的C、Cr含量升高,Fe含量降低,且渗层铁素体中的Cr、Mo含量要高于心部铁素体。由于渗层的奥氏体固溶了较多的碳元素,渗层的硬度高于心部组织,硬度从表面到心部有缓慢的过渡;渗碳前后耐蚀性未发生明显变化。

Effect of standard heat treatment on microstructure and properties of borided Inconel 718

Boronizing was applied to Inconel 718. In order to obtain the optimal combination of strength and ductility, the borided Inconel 718 was subjected to standard heat treatment. This consists of solution treatment and then a two-step aging treatment. The borided layer is composed of the compound layer and the boron diffusion zone. Because of the superior hardness of borides, the borided Inconel 718 exhibits a significant reduction in its wear rate and relatively low coefficient of friction （COF） compared with the unborided Inconel 718. The standard heat treatment efficiently promotes the diffusion of boron into the interior of the material and the generation of new borides （Fe2B, CrB）. The borided layer with standard heat treatment shows much better wear resistance due to the thicker borided layer （313.76 μm）.

等离子堆焊铌元素增强镍基合金堆焊层的组织与性能

利用等离子堆焊技术在304L钢板表面制备了添加Nb粉的Ni40合金堆焊层,并对堆焊层的微观组织、显微硬度和耐磨性进行研究。结果表明,堆焊层组织主要由γ-Ni树枝晶、枝晶间的共晶组织、弥散分布的Nb C颗粒、硼化物和碳化物等相组成。由于增强相Nb C颗粒在堆焊层中均匀分布,使Nb/Ni40复合合金堆焊层与纯Ni40合金堆焊层相比,显微硬度提高约40%(平均达到448 HV0.3),耐磨性也提高约37.5%。

FV520B钢激光焊接工艺参数优化及组织性能

借助正交试验方法优化FV520B钢板激光自熔焊焊接参数,以便为后续开槽焊叶轮的激光打底焊提供参数选择依据。利用极差分析法进行焊接参数初选,以熔深为响应量,在较大的参数范围内选出符合熔深条件的较小参数范围。经参数复选,确定的优化焊接参数为:激光功率4.2 kW,焊接速度35 mm/s,光斑直径1.2 mm。选用优化参数进行对接自熔焊,观察发现焊缝熔化区(FZ)组织主要为白色的马氏体和黑色的δ铁素体,并含有少量的碳化物,其中δ铁素体呈现出蠕虫状和板条状两种形态。激光线密度对焊缝熔深的影响较大,熔深随线密度的增大而增加,呈幂函数关系;焊缝的维氏硬度随线密度的增大而略有降低。优化参数后经对接焊得到的焊缝熔化区的硬度略低于母材(BM),热影响区(HAZ)软化比较明显。拉伸实验结果表明,由于缺陷的存在,焊缝的屈服强度、抗拉强度低于母材;而无缺陷或者极少缺陷的情况下,焊缝的强度优于母材。

等离子喷涂Cu-18Pb-2Sn涂层的组织与性能研究

探究了不同等离子喷涂工艺参数下制备的Cu-18Pb-2Sn铜合金涂层组织和性能的变化,以及封孔处理对其组织和性能的影响。通过使用覆层测厚仪、光学显微镜(OM)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、维氏硬度计、电化学工作站等设备和ImageJ软件对涂层的组织和性能进行观察和测试。结果表明,当电离电流较大、喷涂距离较小时,所得到的涂层厚度最厚,显微硬度最大。涂层表面较为平整,附着有少量的未熔颗粒。涂层组织呈片层状,含有部分未熔颗粒和孔隙等。涂层的孔隙率整体较低,均不超过4%,在进行封孔处理后,孔隙率进一步降低,最低仅为0.983%,各涂层的硬度和自腐蚀电位均有提高。

316L不锈钢激光熔覆层的应力状态研究

使用316L不锈钢粉末在Q235钢板上进行了不同工艺参数的激光熔覆,并对熔覆试样进行了激光重熔和热处理,利用盲孔法对熔覆层表层及基体应力分布状态进行分析。结果表明,激光熔覆层的残余应力约为230 MPa,主要为拉应力,基体离熔覆层位置越远,残余拉应力越小。在一定范围内,随激光功率的增大,扫描速度的减小,熔覆层数的增加,熔覆层残余应力呈逐渐上升趋势。激光重熔和热处理工艺都能有效减小熔覆层的残余应力,激光重熔最多能使残余应力降低55.9%,热处理工艺能使残余应力降低70%以上;热处理温度800℃保温2 h时,可使残余应力降低83.8%。

17-4PH泵轴弯曲失效原因分析

材质为17-4PH的泵轴存放一段时间后发生弯曲。从轴上切取3块样品,对其进行1020~1060℃固溶处理和540~560℃时效处理后空冷。然后,对热处理后的样品分别进行金相观察和洛氏硬度检测。17-4PH沉淀硬化不锈钢材质的微观组织应以板条状马氏体结构为主,但是通过金相观察发现,该泵轴材质的马氏体组织中出现了大量残余奥氏体,同时,在其轴向截面上还观察到了许多条带状δ铁素体。残余奥氏体在常温下具有向马氏体转变的趋势。泵轴放置不当易造成局部产生较大拉应力,进而诱发相变导致泵轴弯曲。

热处理对PH17-4表面堆焊钴基合金后组织及性能的影响

利用等离子堆焊技术在PH17-4马氏体沉淀硬化不锈钢表面堆焊Stellite12钴基合金熔覆层,并在堆焊后对其进行热处理。采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、电子探针(EPMA)、维氏显微硬度计等测试手段,研究了固溶及固溶后时效处理对堆焊层、母材热影响区组织结构及显微硬度的影响。结果表明:焊缝金属与母材间界面熔合良好,堆焊层组织均匀,在母材中靠近熔合线处出现了宽度为2 mm左右的热影响区;焊后进行1 050℃的固溶处理,母材热影响区消失,组织均匀化,堆焊层组织细化,同时显微硬度提高;固溶后分别进行480℃,540℃及620℃的时效处理,母材中有硬质相析出,显微硬度增加,且随着时效温度升高显微硬度降低。