Ti和Nb对铁基堆焊合金组织性能的影响

改变Ti或Nb的添加量制备Fe-Cr-C-B系铁基堆焊合金.借助扫描电镜、X射线衍射仪、洛氏硬度计和磨损试验机对堆焊合金组织性能进行测试分析.结果表明,在含Ti或Nb的堆焊合金中,初生奥氏体晶粒细化,共晶组织呈断网状均匀分布,并分别有黑色圆形或块状TiC和菱形或三角形NbC硬质相颗粒生成,添加5%Ti的堆焊合金组织最细小.TiC或NbC硬质相颗粒在组织中呈均匀弥散分布,能够作为耐磨质点与细化的初生奥氏体和共晶组织构成耐磨骨架,共同抵抗磨粒的楔入与切削作用.当Ti添加量为5%时,含Ti堆焊合金达到最优耐磨性,硬度为66 HRC,磨损量为0.048 7 g;当Nb添加量为4%时,含Nb堆焊合金达到最优耐磨性,硬度为65 HRC,磨损量为0.052 4 g.在同等条件下,含有适量Ti的铁基堆焊合金具有更优的耐磨性.

钒含量对Fe-Cr-V-B-C系堆焊合金显微组织和耐磨性能的影响

采用复合粉体颗粒+H08A实心焊丝的自保护明弧焊法在Q235A钢表面制备了Fe-Cr-V-B-C系高硼堆焊合金,研究了钒质量分数(0~7.5%)对合金显微组织及耐磨性能的影响。结果表明:当钒质量分数为0时,堆焊合金由α-Fe、M_(2)B和M_(3)C等相组成;当钒质量分数为1.5%,块状M_(2)B相的含量和尺寸增大,其晶间析出点状、十字花状VC相;当钒质量分数增至3.0%和4.5%时,初生M_(2)B晶粒细化;当钒质量分数增至6.0%时,M_(2)B相晶间和晶内析出针状和条状V_(3)B_(2)相;当钒质量分数增至7.5%时,V_(3)B_(2)相明显增多,M_(2)B相减少。随着钒含量的增加,堆焊合金的硬度先升后降,磨损质量损失先降后升,当钒质量分数3.0%时,硬度最高,为61.6 HRC,磨损质量损失最小,为0.019 4 g,堆焊合金耐磨性能最佳。

Cr元素对Fe-B堆焊合金的金相组织与性能的影响

为了提高Fe-B堆焊合金的耐磨性,利用等离子堆焊技术在Q235钢材料表面熔覆不同铬含量的Fe-B-Cr堆焊合金层,通过金相分析、扫描电镜分析、X射线衍射分析,研究Cr元素含量对Fe-B-Cr堆焊合金的组织、硬度和耐磨性的影响。结果表明:随着Cr含量的添加,Cr固溶于Fe和Fe_(2)B中,堆焊合金由(Fe,Cr)和(Fe,Cr)2B组成,Cr含量的增加未使Fe-B堆焊合金中生成新相,合金组织由Fe_(2)B和Fe+Fe_(2)B的共晶组织构成。Cr元素的添加显著提高了Fe-B堆焊合金的硬度和耐磨性。Cr-2的硬度较Cr-0显著升高。随着Cr含量的不断增加,堆焊合金的硬度值呈上升趋势,Cr-10堆焊层表面硬度高达67 HRC。Cr-10堆焊层的磨损量降到最低,为0.0275 g,其相对耐磨性较Cr-0提高了375%。

Fe-Cr-B-C堆焊合金的组织与耐磨性

采用药芯焊丝气体保护堆焊方法制备Fe-Cr-B-C堆焊合金,利用金相、SEM、XRD等方法,分析了不同硼含量对堆焊合金组织及硼化物形貌的影响。结果表明:Fe-12Cr-xB-0.1C合金的显微组织由铁素体+奥氏体+(Fe,Cr)2B+(Fe,Cr)23(B,C)6组成。当硼含量<3%(质量分数,下同)时,随着硼含量增加,硼化物形态逐渐由断续网状转变为网状;当硼含量≥3%时,随着硼含量增加,初生块状(Fe,Cr)2B数量逐渐增加,其尺寸和分布更均匀,硼化物主要呈块状、条状、鱼骨状、蜂窝状及菊花状分布。初晶(Fe,Cr)2B近似呈四边形柱状体,趋向垂直于堆焊层表面生长。当硼含量≤4%时,硼的增加能显著提高Fe-Cr-B-C堆焊合金的硬度及耐磨性。

Fe-Cr-C耐磨堆焊合金磨粒磨损行为

采用埋弧堆焊方法,在Q235钢表面制备Fe-Cr-C耐磨合金,在MLS—225型湿式橡胶轮磨粒磨损试验机上进行磨粒磨损试验,通过对磨损试样表面的扫描电子显微镜观察分析并结合能谱成分分析研究磨损形成机制.结果表明,Fe-Cr-C耐磨堆焊合金在试验的湿石英砂磨料磨损条件下,磨损机制以微裂纹引起的剥落去除机制为主,也存在一定数量的犁沟或犁皱造成的微切削去除机制.剥落的发生与碳化物密切相关,能谱成分分析表明剥落坑内Cr元素含量对应在(Cr,Fe)7C3铬含量范围内,说明剥落坑是碳化物断裂造成的.

合金元素对铁基耐磨堆焊合金性能的影响

采用碳弧堆焊方法成功研制了一种耐磨料磨损铁基堆焊合金，该合金为多元复合强化合金，合金系为Cr—B—Ni—W—V。通过对比堆焊层的平均硬度、磨料磨损试验的磨损失重及微观组织的分析，研究了堆焊合金系统的耐磨料磨损性能。同时系统地讨论了合金元素Cr，B，Ni，W，V对堆焊层金属的组织、硬度和耐磨性的影响规律，从而确定了堆焊合金系统的最佳合金元素含量。结果表明，Cr元素的含量为24．5％～25.5％，B元素的含量为1．30％～1．40％，W元素的含量为3．9％～4．2％，V元素的含量为3.0％～3．2％时，堆焊合金系的配比适当，堆焊层具有较好的硬度及耐磨性。

Cr-B-Ni-W-V系堆焊合金的组织性能及耐磨机理

采用碳弧堆焊方法,通过堆焊层中合金元素的设计,成功研制了一种适用于抗磨料磨损条件下的堆焊合金,合金系统为Cr-B-N i-W-V。该堆焊合金的抗磨料磨损性能很优异。系统地研究了Cr、B、W、V等合金元素提高堆焊层抗磨料磨损的能力及其对堆焊层组织性能的影响规律和耐磨机理,并最终确定了各合金元素的最佳质量分数。

Fe-Cr-C系高碳高铬耐磨堆焊合金微观组织分析

研究了C元素含量6.0%左右时改变Cr元素含量和Cr元素含量40%左右时改变C元素含量两种情况下Cr及C元素各自对Fe-Cr-C合金堆焊层组织的影响。结果表明,C和Cr元素增加时,初生碳化物的量增加。初生碳化物随着C元素和Cr元素的增加,形态越来越规则,分布越来越密集,初生碳化物颗粒的单个尺寸增大。C元素含量6.0%左右,Cr元素含量增大时,初生碳化物微区Cr元素含量增加;而当Cr元素含量40%左右,C元素含量增加时,初生碳化物微区Cr元素含量反而降低。

含钒耐磨堆焊合金的组织与性能

通过在Fe-Cr-C自保护金属芯堆焊焊丝中加入不同含量的钒(钒的质量分数分别为0.73%,2.3%,3.1%,4.1%),研究了钒对Fe-Cr-C堆焊合金微观组织、硬度及耐磨性的影响。试验结果表明,随钒含量的增加,堆焊合金组织的基体由奥氏体向奥氏体+马氏体转变,当钒的质量分数超过4%时,基体组织全部转变为马氏体;随钒含量的增加,堆焊合金组织中的初生碳化物由长条状、粗大直边六角状转变为球状或不规则形状,基体中析出大量弥散分布的二次碳化物;随钒含量的增加,堆焊合金的硬度和耐磨性亦相应提高。

B元素对Fe-Cr-C系耐磨堆焊合金组织和耐磨性的影响

采用直径为1．6mm的细径药芯焊丝，利用CO2气体保护焊堆焊的方法制备了含有1．0％～3．0％C（质量分数），15％-20％Cr，0％～2．0％B的高铬堆焊合金．研究了B。C含量对堆焊合金的硬度及耐磨性的影响．结果表明，堆焊合金的硬度从57．1HRC增加到65．2HRC，硬度提高14．2％；堆焊层合金的相对耐磨性从3．5倍提高到18．0倍．借助光学显微镜、扫描电镜和x射线衍射等微观分析方法，研究了堆焊合金的显微组织及碳化物分布形貌．结果表明，堆焊合金的显微组织主要由铁素体＋奥氏体＋（Fe，Cr）7C3组成，加入B4C可显著改善堆焊合金层基体组织，使碳化物（Fe，Cr）7C3数量增加且呈弥散分布．

Fe-Cr-C耐磨堆焊合金中初生碳化物生长方向的控制

用两种方法对Fe -Cr-C系耐磨堆焊合金中初生碳化物的生长方向进行了研究。探讨了含碳量 (质量分数 ,% )分别为 3.34、4 .11、5 .16和 6 .5的耐磨堆焊合金碳含量及铬 -碳比对初生碳化物的生长方向的影响 ,并采用控制冷却条件的方法对堆焊层微观组织中碳化物定向生长进行了研究。得出了冷却条件对初生碳化物生长方向的影响规律。试验结果表明 ,碳含量及冷却条件对耐磨堆焊层的金相组织起决定性的作用 ,提高含碳量或降低铬 -碳比会使Fe -Cr-C系耐磨堆焊合金中初生碳化物趋向垂直于耐磨堆焊层表面生长 ,并且初生碳化物的密度显著提高。冷却条件和散热方向可以有效地控制初生碳化物的生长方向 ,采用基板背面水冷却的方法可以使初生碳化物趋向垂直于耐磨堆焊层表面生长。当改变冷却条件降低冷却速度时 ,初生碳化物会随机地沿任何方向生长。

Fe-Cr-C-B-N系堆焊合金的显微组织及耐磨性

在低碳钢表面采用明弧堆焊的方法制备了不同氮含量的Fe-Cr-C-B-N系堆焊合金.借助X射线衍射仪(XRD)、光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、洛氏硬度计和湿砂磨损试验机对堆焊层的组织和性能进行分析.结果表明,堆焊层的显微组织为马氏体+奥氏体+BN+M23(C,B)6+M3(C,B)+M2B.随着氮添加量的增多,组织中有BN生成,初生奥氏体向针状马氏体转变,枝晶间共晶组织的数量减少;堆焊层硬度增加,磨损量出现先减少后增加的趋势.当堆焊层中氮的含量为0.17%时,基体组织与硬质相之间匹配良好,堆焊层的综合性能达到最佳,其硬度值为62.7 HRC,而磨损量仅为0.054 2 g.

高钒复合堆焊合金的耐磨性分析

为了研制一种高钒耐磨复合材料,通过调节钒含量制备多组Fe-Cr-V-C合金,对其进行等离子弧堆焊,通过硬度和磨损试验得出合金力学性能的变化规律,利用XRD,OM和SEM分析合金的物相组成、组织形态和分布情况.结果表明,堆焊层的力学性能随着V元素含量的增加而提高,当V元素含量达到26.2%时,堆焊层的力学性能达到最佳值,其硬度为64.9 HRC,磨损量为0.078 4 g;堆焊层中碳化钒数量随V元素含量的增大而增多,并呈细小球状弥散分布在马氏体基体中,与晶界分布的断续网状的(Fe,Cr,V)7C3复合物构成耐磨骨架,从而大大提高堆焊层的耐磨性能.

纳米Y_2O_3对过共晶Fe-Cr-C堆焊合金表面微观组织与耐磨性的影响

目的研制一种新型添加纳米Y2O3的过共晶Fe-Cr-C堆焊合金,改善堆焊合金粗大的初生M7C3碳化物,提高堆焊合金的耐磨性。方法采用明弧堆焊的方法制作堆焊合金,用金相电子显微镜对其表面微观组织进行观察,用洛氏硬度计对其表面硬度进行测量,用砂带摩擦磨损试验机对其表面耐磨性进行评价,用扫描电子显微镜对其磨损形貌进行观察。最后,利用错配度理论对M7C3的细化机理进行分析。结果过共晶Fe-Cr-C堆焊合金由初生M7C3和共晶组织(共晶M7C3、奥氏体及部分马氏体)组成。未添加Y2O3的堆焊合金初生M7C3比较粗大,其平均尺寸在22μm,硬度为55HRC,磨损量为0.85mg/mm2。经纳米Y2O3改性之后,堆焊合金的初生M7C3尺寸变小,其平均尺寸为16μm,硬度为57HRC,磨损量减少为0.59 mg/mm2,Y2O3的(001)面与正交M7C3的(100)面之间的二维错配度为8.59%。结论 Y2O3可以成为M7C3的非均质形核核心,从而细化了过共晶Fe-Cr-C堆焊合金的初生M7C3碳化物,提高了过共晶Fe-Cr-C堆焊合金表面耐磨性。

CrMnB堆焊合金抗空蚀和冲刷磨损性能的研究

研究了 CrMnB堆焊合金的抗空蚀和冲刷磨损性能.结果表明:该堆焊合金的抗空蚀和冲刷磨损性能优于0Cr13Ni5Mo马氏体不锈钢,其原因是具有亚稳奥氏体和硼化物共晶组织的 CrMnB堆焊合金,在冲击力的作用下,亚稳奥氏体相转变成了马氏体,提高了堆焊合金表面的硬度和强度并吸收了冲击能.同时沿奥氏体边界分布的高硬度的硼化物共晶组织,构成了耐磨“骨架”.

NbC增强Fe-Cr-C耐磨堆焊合金组织与磨粒磨损性能

以H08A为焊芯,在Fe-Cr-C耐磨合金焊条药皮中加入NbC,对堆焊层组织及NbC对堆焊层硬度和耐磨性的影响进行了研究。结果表明,NbC增强Fe-Cr-C耐磨合金的宏观硬度和耐磨性都高于Fe-Cr-C合金,宏观硬度达到61.6 HRC,比Fe-Cr-C耐磨合金提高9.6%;相对耐磨性提高60%。NbC增强Fe-Cr-C耐磨合金中NbC硬质相断面呈不规则形状,分布于M7C3之间,或镶嵌在M7C3中,以菱形或多边形居多,NbC分布不均匀,有局部聚集的区域。与Fe-Cr-C耐磨合金的共晶碳化物比较,Fe-Cr-C-NbC合金的共晶碳化物要粗大,共晶碳化物的间距也较大。

硼对Fe-Cr-C耐磨堆焊合金组织的影响

在 Fe- Cr- C耐磨堆焊合金中 ,加入硼元素可以有效地提高堆焊层的硬度。本工作以高碳、高铬耐磨堆焊合金为基础 ,在五组不同的堆焊焊条药皮中加入不同含量的硼元素 ,研究了硼对 Fe- Cr- C耐磨堆焊合金硬度、组织的影响。实验结果表明 ,在 Fe- Cr- C系耐磨堆焊合金中加入硼 ,当在 0 .1%～ 0 .9%时 ,堆焊层表面宏观硬度随着硼含量的增加而近似的呈线性地增加。当硼含量大于 1%时 ,继续加入硼 ,对宏观硬度的增加影响较小。当含硼量在 0 .1%～ 0 .9%范围内 ,硼能显著提高 Fe- Cr- C耐磨合金组织中的硬质相密度。硼对硬质相密度影响的敏感成分范围是 0 .1%～0 .9% ,当硼含量大于 1%时 ,继续增加硼含量 ,硬质相含量没有明显增加。在所研究的含硼量范围内 。

Ni基等离子堆焊合金的空蚀行为

使用超声振荡空蚀实验设备研究了Ni基等离子堆焊合金在蒸馏水中的空蚀行为.堆焊合金的 显微组织由奥氏体基体、第二相以及共晶组织组成,奥氏体基体的固溶强化以及大尺寸硬质相有效抵御微 射流的冲击,是Ni基等离子堆焊合金具有高的抗空蚀性能的主要原因.

铁基高温耐磨等离子弧堆焊合金粉末的优化设计

研究出一种高温性能好且廉价的合金粉末，在选择合金成分的过程中采用一次回归正交设计的方法，建立堆焊层高温硬度和高温磨损失重与合金成分之间的数学模型，并对该数学模型采用复形调优法进行优化计算，得到了最佳合金配方，经试验验证是一种高温性能良好的材料。所建立的数学模型对开发新的堆焊材料具有指导意义。

Fe-C-B堆焊合金的组织及性能的研究

在条件相同情况下，利用合金硼化物代替合金碳化物作为耐磨合金的耐磨相，既可进一步提高耐磨合金的硬度和耐磨性，还可减少其它贵重、稀缺合金元素的加入量。本文在排除其它合金元素影响的情况下，研究了不同硼含量对Ｆｅ－Ｃ－Ｂ耐磨堆焊合金的组织及性能的影响。研究表明，随着堆焊合金中硼含量增加，堆焊合金组织发生变化，组织中先后出现了作为耐磨相的Ｆｅ３（Ｃ，Ｂ）、Ｆｅ２３（Ｃ，Ｂ）６和Ｆｅ２Ｂ等碳、硼化物，随着其数量的增加，堆焊合金的硬度和耐磨性显著提高，其共晶组织具有最佳的抗冲击韧性。对研究含硼耐磨合金堆焊焊条提供了理论依据。