利用等离子弧堆焊获得铁基合金+碳化钨硬质合金的复合堆焊层

利用新研制的外送碳化钨等离子弧焊枪系统 ,对F32 1铁基合金粉末和机械破碎的碳化钨硬质合金颗粒进行了堆焊 ,获得的复合堆焊层碳化钨合金颗粒分布均匀 ,堆焊层缺陷率低 ,焊道成型良好 ,碳化钨合金颗粒的质量分数可达 40 %～ 42 % ,堆焊后的碳化钨合金颗粒硬度值仍保持了原有的高硬度 ,颗粒表层重熔量小 ,合金元素扩散率低 ,获得的堆焊层胎体组织为马氏体 +残余奥氏体 +共晶 (马氏体 +碳化物 ) ;碳化钨合金颗粒周围鱼骨状共晶没有扩散到胎体马氏体中 ,避免了复合堆焊层的整体脆化。试验对堆焊层的平均孔隙缺陷率进行了测算 ,测算结果为碳化钨合金颗粒平均孔隙缺陷率低于 1.5 % ,并对裂纹。

碳化硼对粉/丝复合堆焊高硼铁基合金组织结构的影响

为了探讨合金元素B,C对高硼铁基堆焊合金组织结构、裂纹敏感性的影响,采用粉/丝复合堆焊技术配合不同B4C含量合金粉体制备高硼铁基堆焊合金,通过显微组织结构、微区成分、显微硬度及宏观硬度试验检测,分析不同B,C元素含量及配比的堆焊合金组织与性能.结果表明,高硼铁基堆焊合金由α-Fe,Fe2B,Fe3(C,B)相组成,随着B4C的添加,初晶岛状α-Fe消失,菱形初晶Fe2B、粒状Fe3(C,B)析出,鱼骨状、条状共晶状组织α-Fe+Fe2B体积分数趋于减小并消失,菊花状α-Fe+Fe2B+Fe3(C,B)包晶组织成为堆焊合金的主体.高硼铁基合金中硼、碳的含量及配比是影响堆焊合金组织结构、裂纹敏感性的原因之一,约30%合金粉体(含35%硼铁粉、5%B4C)配合约70%H08Mn2Si焊丝获得的堆焊层,可有效抑制堆焊裂纹的出现,并可获得稳定的高硬度值66 HRC.

氮气保护粉/丝复合堆焊高硼铁基合金的组织及结构

为改善高硼铁基堆焊合金韧性不足、易引发裂纹的问题,采用N2保护堆焊并添加氮化铬铁的方式引入合金元素N,同时添加强氮化物形成元素,制备高硼铁基堆焊合金,通过显微组织结构、微区成分、硬度等试验检验,分析合金元素N对高硼铁基堆焊合金组织与性能的影响.结果表明,氮气保护堆焊高硼铁基合金由初晶Fe2B、共晶α-Fe+Fe2B及粒状复合物M(C,N)组成,N元素的引入促使大量粒状复合物M(C,N)析出,有效细化初晶Fe2B相,抑制堆焊裂纹的出现.堆焊合金的宏观硬度也因氮的引入而达到67.8 HRC,但过多的氮会导致Fe2B生长不完全,硬度略有下降.

稀土在金属陶瓷/铜基合金复合堆焊材料中的变质作用

运用扫描电镜和透射电镜试验观察与理论计算分析相结合 ,研究了WC基金属陶瓷 /铜基合金复合堆焊材料中稀土La对堆焊层的变质和净化作用。研究结果表明 ,稀土La与氧作用形成高熔点的稀土化合物 ,作为铜基合金非均匀形核的核心是有效的 ,能抑制晶粒长大而细化组织。稀土元素具有脱氧作用 ,减少氧化物夹杂 ,消除缺陷 ,提高堆焊层的冲击韧性。具有高能表面的稀土化合物质点 ,促使金属陶瓷与铜基合金界面上形成微晶过渡层 。

钢齿牙轮钻头齿面强化复合堆焊实验研究

运用自制的包含金属化的金刚石和硬质合金复合堆焊焊条,以O2-C2H2焰为焊接热源进行堆焊,制备了含有金刚石的复合堆焊层。采用X射线衍射仪(XRD)、光学显微镜、材料性能实验机、动载磨料磨损实验机等实验手段和方法进行了金刚石表面和复合堆焊层形貌分析,堆焊层与基体的结合强度及堆焊层在动载荷条件下耐磨损性能的测试。研究表明:金刚石经过金属化处理后表面具有一定的金属性和浸润性,通过一定堆焊工艺在钢齿牙轮钻头齿面形成了组织致密均匀、硬质点与基体熔合良好的强化层,其抗剪强度达到了625MPa,磨损量减少了10%～70%,延长了钻头的使用寿命。

金刚石和硬质合金复合堆焊在钢齿钻头齿面强化中的应用

本文针对目前用于钢齿牙轮钻头齿面强化的国产硬质合金抗冲击能力差、耐磨性不足等问题,以钢齿牙轮钻头基体材料20Ni4Mo作为试验用材,选用具有良好耐磨性能的球形硬质合金和金刚石作为齿面强化材料,采用氧乙炔堆焊工艺完成了钻头基体材料的表面强化研究,从而提高钻头基体材料的表面耐磨性和抗冲击能力。通过模拟钢齿牙轮钻头工作环境,用冲击磨料磨损试验实现对基体材料表面堆焊层的耐磨性检验,为钢齿钻头齿面强化探索一条更为有效的新途径。

表面复合堆焊热矫直辊车削工艺分析与实践

表面复合堆焊热矫直辊的车削工序是辊子加工制造与修复再生过程中的主要工序;通过对辊芯材料与表面堆焊层不同的力学性能与切削性能分析,介绍了相关工序的车削工艺,包括刀具的材料、几何角度、切削用量和机床功率等参数的选择。

Inconel 625合金TIG-CMT复合堆焊温度场与流场数值模拟

针对Inconel 625镍基合金TIG(钨极氩弧焊)-CMT(冷金属过渡)复合热源堆焊,建立了堆焊过程的数值分析模型,研究了焊接温度场与流场对镍基合金堆敷层润湿性和稀释率的影响规律。结果表明:CMT堆焊时,基材温度梯度大,送丝速度由7.5 m/min提高到9 m/min时,热输入的变化主要影响熔池中心附近3 mm内区域的温度,3 mm外区域温度的升高幅度在50 K以内,熔池边缘及基材温度较低,从而使得镍基合金较难在基材上有效润湿铺展;TIG-CMT复合热源堆焊时,TIG热源预热的主要作用是提高熔池边缘及基材的温度,其中焊缝中心温度基本保持不变,而距焊缝中心3 mm处温度约升高200~300 K,基材温度升高,镍基合金的流动铺展性提高,基材上表面附近的熔池面积明显增大,从而改善堆敷层的润湿性。CMT堆焊时,堆敷层的接触角均>90°,不利于多道堆焊的成形;复合热源堆焊时,堆敷层的接触角<90°,TIG电流为120 A和160 A时,稀释率在5%左右,可以在改善润湿的同时保持较低的稀释率。

碳化钨复合耐磨堆焊层泥沙磨损性能的研究

简要叙述了手工电弧堆焊、浸润堆焊、氧乙炔火焰堆焊、感应熔敷等方法制备金属基碳化钨陶瓷复合耐磨层的工艺过程 ,介绍了碳化钨陶瓷复合耐磨堆焊工艺实验和堆焊层泥沙磨损实验 ,文中结合堆焊层的性能特点、堆焊层中碳化钨的颗粒分布状态及其熔化分解程度和堆焊层的泥沙磨损形貌特征 ,分析了碳化钨陶瓷复合耐磨材料在泥沙磨损条件下的磨损机理及基体材料和碳化钨颗粒的作用 。

自保护药芯焊丝激光-电弧复合堆焊参数对熔滴过渡的影响

研究了自保护药芯焊丝激光-电弧复合堆焊的熔滴过渡行为。结果表明,激光的加入明显减小了电弧斑点的漂移概率,拉伸了电弧空间,改变了熔滴受力状态及其过渡行为。激光前置比后置时更有利于熔滴过渡和电弧稳定性的提高。自保护药芯焊丝激光-电弧复合堆焊的最佳工艺参数为:激光前置,激光功率2kW,光丝间距+4mm,光斑直径为2mm,光丝夹角30°。当光丝间距小且激光功率为4kW时,熔滴过渡形式由排斥过渡变为爆炸过渡。

自保护药芯焊丝激光-电弧复合热源堆焊参数对焊道表面成形的影响

以自保护药芯焊丝(414N-O)为研究对象,借助焊道表面成形系数来评价自保护药芯焊丝激光-电弧复合热源堆焊焊道的表面成形特征,研究了自保护药芯焊丝激光-电弧复合热源堆焊过程中堆焊参数对焊道表面成形的影响.结果表明,复合热源堆焊过程中,激光的加入明显降低了自保护药芯焊丝电弧作用点漂移概率,有效地克服了自保护药芯焊丝长弧堆焊气孔问题,降低了电弧对工件表面的作用能量.堆焊参数中,光丝前后位置和光丝间距对焊道表面成形特征起决定性影响,激光前置时光丝间距对焊道表面成形影响显著,激光后置时则影响较小;光丝间距DLA=0 mm和DLA=+2 mm时,有利于焊道表面成形;光丝间距DLA=-2 mm时,恶化了焊道表面成形;激光功率、堆焊速度、堆焊电流和堆焊电压对焊道余高影响显著,激光功率、堆焊电流和堆焊电压对焊道表面成形系数影响显著,焊丝伸出长度对焊道余高和焊道表面成形系数影响较小.

含稀土氧化物的WC-TiC-TaC-Co/CuZnNi复合耐磨堆焊材料

以WC-TiC-TaC-Co硬质合金、CuZnNi及氧化物La2O3为原料,研制出一种具有高耐磨性和良好抗冲击性能的堆焊材料,利用SEM、TEM、摩擦磨损试验分析了堆焊材料的组织及耐磨性,探讨了稀土氧化物对堆焊材料组织性能的影响.研究结果表明:硬质合金与Cu基合金通过元素扩散形成连接界面;堆焊层耐磨性随硬质合金含量的增加而增加,随载荷的增加而降低;加入La2O3后,基体组织细化,硬质合金与基体的界面上形成微晶过渡区,改善了界面结合强度,堆焊层耐磨性得到提高.

大型热轧定宽压力机出钢辊的堆焊复合

针对出钢辊长期在温度800℃以上、红热钢坯作用下产生严重的冷热疲劳龟裂和金属间磨损的现象,开发出采用N合金化的堆焊硬面药芯焊丝材料。其显微组织为马氏体+少量铁素体+合金化合物,堆焊层金属具有极高的抗高温软化性能、抗冷热疲劳性能和耐金属磨损性能。制定了合理的堆焊工艺规范,堆焊复合制造的出钢辊使用寿命可长达半年,无热疲劳裂纹的产生,金属间磨损小,满足使用要求。

高碳高铬合金激光电弧复合堆焊层的摩擦磨损性能

为细化高碳高铬合金堆焊层中粗大初生碳化物,提高堆焊层耐磨性能。以Q235为基材,高碳高铬合金选取D632A焊条,对比研究激光电弧复合堆焊试样与电弧堆焊试样。通过显微硬度测试和摩擦磨损试验,分别评价堆焊层的硬度和耐磨性,并通过光学显微镜对磨损前堆焊层显微组织进行观察和扫描电子显微镜对磨损形貌进行分析,分析总结了高碳高铬合金激光电弧复合堆焊试样与电弧堆焊试样摩擦磨损性能差异的原因。在激光电弧复合热源作用下,堆焊层显微组织中的M7C3初生碳化物由粗大条块状细化为细粒状,且均匀弥散分布。相对于电弧堆焊层,激光电弧复合堆焊层平均显微硬度提高了约12.5%,最大显微硬度达到了1 064 HV。激光电弧复合堆焊层的耐磨性较好,相同条件下磨损质量为5 mg,摩擦系数为0.38;电弧堆焊层的耐磨性较差,相同条件下磨损质量为7 mg,摩擦系数为0.43。两种堆焊层磨损破坏的机制主要为疲劳破坏。激光电弧复合堆焊通过激光干扰熔池,细化堆焊层中初生碳化物,有效提高了高碳高铬合金堆焊层的硬度和耐磨性。

我国堆焊复合技术的应用与发展

堆焊复合技术是一种传统高效的表面工程技术,也是近年来我国表面工程热点研究方向之一。本文阐述了我国堆焊技术的发展历程,介绍了我国堆焊材料、堆焊方法、堆焊设备等方面的发展现状和趋势,以及堆焊技术在矿山机械、冶金机械、石油化工及模具修复等领域的应用情况。

钢基堆焊复合板的硬度分布及冲击韧性研究

采用熔化极气体保护焊堆焊Q345钢基复合板,利用光学显微镜、维氏硬度计、冲击试验机和扫描电镜对试样进行显微组织、维氏硬度、冲击韧性以及断口等试验观察及分析。结果表明:堆焊复合板外观质量良好,无明显焊接缺陷,从基板至堆焊高强层的组织由块状铁素体和条带状珠光体变化为颗粒状铁素体和珠光体,到表层呈块状铁素体和团絮状石墨;焊后硬度存在跃升台阶,分布较均匀,冲击韧性高达64 J/cm^2,正火与淬火处理试样的冲击断口为韧性断裂和准解理断裂。制备的Q345钢基复合板硬度高,冲击韧性良好,具有一定的科学研究价值和应用前景。

堆焊复合耐磨钢板在刮板输送机中部槽的应用

针对刮板输送机中部槽中板磨损情况,文章通过分析磨损工况、材料、磨损机理等,介绍了如何采用堆焊复合耐磨钢板有效延长中部槽过煤量。

弯制温度对海底管道用小曲率半径堆焊复合弯管性能的影响

为了解决小曲率半径厚壁镍基合金堆焊复合弯管弯曲段堆焊层表面容易出现裂纹的问题,以X65基层+N06625堆焊层、小曲率(R=3D)复合弯管为研究对象,通过优化弯制过程中的加热温度,确定了更为合理的工艺参数,并对按照此工艺制造的堆焊复合弯管的堆焊层及其理化性能进行了检测。结果表明,950℃为最佳弯制温度,在此温度下,该工艺所制造的堆焊复合弯管弯曲段堆焊层表面无裂纹,产品的无损检测结果和力学性能完全满足相关要求。

堆焊复合钢板制造风机叶片的研究

概述了国内外现行的风机叶片耐磨措施。提出了堆焊复合钢板的制造技术，并进行了装机试验。从而确认了其实用效果。

CO_2气体保护药芯焊丝喷粉-堆焊层组织及其耐磨性

采用CO2气体保护焊方法,使用高铬铸铁药芯焊丝,喷射优化设计的Cr-Ti-Mn-B系粉体形成耐磨堆焊层。利用XRD及金相显微镜分析堆焊层组织结构,并测定堆焊层的硬度和磨损性能。结果表明:与单纯高铬铸铁芯堆焊层相比,喷射粉体后堆焊层的洛氏硬度HRC增加,当Mn铁、Cr铁、B铁、Ti铁质量分数比为4.3∶52.2∶3.9∶39.6时,堆焊层硬度和耐磨性最高。喷射粉体堆焊层以马氏体为主,并有(Cr,Fe)7C3,FeMn2等相产生,从而提高堆焊层硬度和耐磨性。