等离子熔覆高钒铁基合金涂层耐冲击磨料磨损的研究

高钒铁基耐磨合金作为新一代耐磨材料,已在轧辊等领域获得广泛应用。通过等离子粉末堆焊在Q235低碳钢板上熔覆高钒铁基耐磨合金(V8)涂层,在MLD-10动载荷冲击磨料磨损试验机上测试了V8涂层在铸造石英砂磨料下的冲击磨料磨损性能,冲击能量为1.0 J,1.5 J,2.0 J,2.5 J,3 J,并与高锰钢(ZGMn13)进行对比。结果表明:当冲击功为1J时,V8涂层的耐冲击磨料磨损性能是高锰钢的4.7倍。随着冲击功的增加,V8涂层与ZGMn13高锰钢之间的耐磨性差距大幅缩小。V8涂层微观组织形态为高硬度原位生成的团球状碳化钒弥散分布于强韧的板条状马氏体基体和网状共晶(Cr,Fe)_(7)C_(3)碳化物之间,碳化钒硬质质点对基体割裂小,涂层具有良好的强韧性匹配。V8涂层磨损机理以基体的显微切削和VC颗粒的脱落为主,高锰钢磨损机理以微切削和塑性变形为主。

基体类型对等离子熔覆含钒铁基涂层耐磨性的影响

使用粉末等离子堆焊设备在Q235钢板母材上制备了“铁素体+VC颗粒”(VC_(F))和“板条马氏体+VC颗粒”(VC_(M))两种组织形态的耐磨合金涂层,并分别对VC_(F)和VC_(M)涂层的显微组织、硬度、耐磨性和磨损形貌进行观察和测试。结果表明:VC_(F)涂层的显微组织为硬质相颗粒分布于铁素体中,VC_(M)涂层的显微组织为硬质相颗粒分布于板条状马氏体中,且VC_(M)涂层的硬度和耐磨性均高于VC_(F)涂层,表明涂层耐磨性的高低不单取决于硬质相的数量,还和涂层基体的组织类型有着较大关系。

等离子熔覆添加和内生联合WC颗粒增强铁基涂层的组织和性能

采用等离子熔覆技术,以铸造碳化钨、钨铁粉、镍包石墨和铁基合金粉为原材料,在Q235钢基体上制备了外加和内生联合WC颗粒增强铁基复合涂层,通过扫描电镜和能谱分析、X射线衍射、硬度测试和磨料磨损试验对其微观组织、物相组成、硬度和耐磨性能进行了表征。结果表明,在优化的工艺参数下,可以获得与基体冶金结合良好的涂层,硬质相除外加的WC颗粒,还有内生的WC、W_(2)C、W_(3)C、Fe_(3)W_(3)C和Fe_(2)W_(2)C等;随着混合粉末中除外加WC之外的W含量增加,熔池中合金液密度增大,可以减弱外加WC颗粒下沉;当W含量达到15%时,外加WC颗粒均匀分布在涂层中,没有团聚现象发生,且在外加WC颗粒周围有细小的原位WC颗粒生成,涂层的显微硬度和耐磨损性能显著提高,涂层的平均硬度约为1300 HV0.2,耐磨性为Q235钢基体的10倍。