热处理对铸态Fe-Cr-W-B合金微观结构与力学性能的影响

Fe-W-B系合金具有优异的核辐射屏蔽效果,在添加一定量的Cr元素后,原本粗大的脆性硼化物组织得到了一定的细化,但其塑韧性等力学性能依然较差。为进一步改善Fe-Cr-W-B合金的微观结构和力学性能,本文引入1200℃保温1 h的热处理工艺,研究其对铸造Fe-Cr-W-B合金微观结构和力学性能的影响。结果表明,铸态Fe-Cr-W-B合金以α-(Fe,Cr,W)为基体,以M_(3)B_(2)(M=W,Cr,Fe)为硼化物析出相,硼化物在晶界处呈连续网状分布,因而合金在变形过程中易形成应力集中而产生微小裂纹以致断裂,使得Fe-Cr-W-B合金塑韧性极差。经过1200℃保温1 h的热处理后,Fe-Cr-W-B合金基体中的过饱和W原子扩散进入硼化物,基体的固溶强化效应减弱,硬度降低,合金强度略有下降;但硼化物体积收缩,晶界处的连续网状结构断开,硼化物弥散分布,Fe-Cr-W-B合金的塑韧性得到较大改善。

B对Fe-Cr-B-C合金热处理后显微组织和强韧性的影响

为了探索调控Fe-Cr-B-C合金强韧性匹配的新方法,研究了B对其热处理后显微组织、硬度及冲击韧性的影响。经1 050℃空淬处理后,在低w[B](0.000 6%)合金的枝晶间析出大量极细二次碳硼化物,在中w[B](0.51%)和高w[B](2.89%)合金基体中析出弥散的二次碳硼化物。随B含量增加,二次碳硼化物的颗粒度增大,颗粒密度降低。经1 050℃空淬+500℃回火处理后,三种B含量合金中的二次碳硼化物均增多,且析出区域扩大。低B合金的枝晶干为粗大板条马氏体,枝晶间由针状马氏体、高密度二次碳硼化物及少量凝固析出相构成,其冲击韧性最佳,洛氏硬度居中;中B合金主要由弥散分布着二次碳硼化物的针状马氏体基体以及网状硼碳化物构成,其洛氏硬度最高,冲击韧度居中;高B合金由弥散分布着少量二次碳硼化物的γ基体及更致密的网状硼碳化物构成,其洛氏硬度和冲击韧度均最低。另外,中B和高B合金的网状硼碳化物发生了局部断网,导致其冲击韧性较铸态下明显提高。

Fe-Cr-B-C系耐磨堆焊合金组织与性能

为了探讨合金元素Cr,C对高硼铁基堆焊合金组织结构的影响,采用气体保护焊堆焊技术,通过调整金属粉芯焊丝中高碳铬铁的添加量,在Q235钢板表面制备不同高碳铬铁含量的Fe-Cr-B-C堆焊合金,采用金相显微镜、扫描电镜、能谱(energy dispersive spectrometer,EDS)及X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)等分析测试方法,分析不同合金元素Cr,C含量对堆焊合金组织和性能的影响。结果表明,堆焊合金的组织为马氏体+网状(Fe,Cr)_(3)(B,C)及少量的微量M_(7)C_(3);随着高碳铬铁粉添加量的增加,网状(Fe,Cr)_(3)(B,C)体积分数增加,堆焊合金中的马氏体具有较高的硬度,合金元素Cr能够使基体组织固溶强化,网状碳化物(Fe,Cr)_(3)(B,C)作为耐磨骨架,阻碍磨料在磨损过程中的挤压与切削作用,使堆焊层耐磨性均高于65Mn钢3~4倍,其磨损机理为微犁沟。

熔覆电流对Fe-Cr-B-C合金涂层组织与耐磨性的影响

为了研究熔覆电流的变化对Fe-Cr-B-C熔覆合金层组织及性能的影响,采用等离子熔覆技术在不同的熔覆电流下(75、85和95 A)在Q235钢板表面制备了Fe-Cr-B-C合金熔覆层,采用X射线衍射仪(XRD)、电子背散射衍射(EBSD)技术、维氏硬度计和扫描电镜(SEM)对熔覆层的物相、硬度和微观组织进行表征,并采用摩擦磨损试验机对熔覆层的摩擦磨损性能进行研究。结果表明:Fe-Cr-B-C熔覆层的物相主要为马氏体,同时有大量的Fe_(3)C、Cr_(23)C_(6)、Fe_(2)B、Cr_(2)B、Fe^(2)C、Fe_(7)C_(3)硬质相及少量的氧化物在基体内呈网状分布。随着熔覆电流的升高,熔覆层的稀释率增加,硬质相的含量逐渐降低。熔覆层硬度随着电流增大呈现先增大后减小的趋势,电流为85 A时熔覆层硬度最高。随着电流的升高,熔覆层的耐磨性先升高后下降,当熔覆电流为85 A时,熔覆层的磨损量仅为Q235基体的7%,表明Fe-Cr-B-C熔覆层能显著提高Q235钢板基体的耐磨性能。Fe-Cr-B-C熔覆层的磨损机制是粘着磨损、磨粒显微切削、显微断裂共同主导。

B含量对Fe-Cr-C系堆焊合金组织结构及耐磨性的影响

为了进一步提高Fe-Cr-C系堆焊合金的耐磨性,采用等离子粉末堆焊技术,通过调整堆焊合金粉体中硼铁粉的添加量,在Q235钢表面制备不同B含量的Fe-Cr-C耐磨堆焊合金层,并采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)及磨粒磨损试验等分析测试方法,探究B添加量对Fe-Cr-C系堆焊合金组织结构、物相组成及耐磨性的影响。结果表明:当B添加量(以硼铁粉计,下同)为0时,堆焊合金的组织由树枝晶状Fe和菊花状(Fe,Cr)_(7)C_(3)+Fe共晶组织组成。随着B添加量的增加,堆焊层中(Fe,Cr)_(7)(C,B)_(3)硬质相的体积分数增加。(Fe,Cr)_(7)(C,B)_(3)相的析出量达到一定值后,初晶B_(0.7)Fe_(3)C_(0.3)相生成。当B添加量为20.0%时,(Fe,Cr)_(2)B硬质相大量析出。堆焊层的硬度整体呈现上升-陡降-上升的趋势,B-10试样的硬度达到63.1 HRC。磨粒磨损试验结果显示,堆焊合金层耐磨性呈现上升-平缓-上升的趋势,B-20试样的耐磨性增至B-0试样的2.8倍。

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%。

激光熔覆工艺参数对Fe-Cr-B合金涂层组织和硬度的影响

利用6 kW光纤激光器在Cr12MoV模具钢表面激光熔覆Fe-Cr-B合金涂层。运用金相显微镜和显微硬度仪,研究了激光功率、扫描速度、送粉率对熔覆层成形、尺寸、稀释率及组织结构和微观硬度的影响。结果表明:熔覆层组织主要由平面晶、树枝晶和等轴晶构成。理想的工艺参数为激光功率(P)2000 W,扫描速度(V1)4 mm/s,送粉率(V2)15 g/min。该工艺参数下熔覆层晶粒细小,与基体呈现良好冶金结合,稀释率为9.8%,熔覆层显微硬度平均高达1000 HV。

淬火工艺对Fe-Cr-B合金显微组织和硬度的影响

研究了含1.5%B、3.0%Cr和0.3%C的Fe-Cr-B合金的铸态组织,以及淬火工艺对合金显微组织和硬度影响。结果表明,Fe-Cr-B合金凝固组织为珠光体、铁素体、共晶硼化物和二次硼碳化合物。淬火后基体转变为马氏体,硼化物类型无变化。在900~1100℃淬火后,硬度先增加后减小,硼化物断网趋势越来越明显。与水冷相比,油冷后硼化物更细小,阻碍裂纹扩展。

热处理对Fe-Cr-B铸钢组织和耐铝液腐蚀性能的影响

研究了不同去稳处理工艺对Fe-Cr-B铸钢显微组织及其耐铝液腐蚀性能的影响。结果表明:Fe-Cr-B铸钢凝固组织由网状M_2B型共晶硼化物和α-(Fe,Cr)基体组成;去稳处理后共晶硼化物连续性随温度升高而降低,且在900~1 050℃温度范围内处理时基体中析出细小弥散的M_(23)(C,B)_6和M_7(C,B)_3二次硼碳化物,其数量随着温度的升高逐渐减少。在900℃保温1.0 h时Fe-Cr-B铸钢获得最佳的耐铝液腐蚀性能;在750℃铝液腐蚀8.0 h条件下,经900℃和1 000℃保温1.0 h处理后的铸钢的腐蚀速率较铸态下分别降低了约25.1%和16.7%;Fe-Cr-B铸钢的耐铝液腐蚀性能受共晶硼化物及基体的耐铝液腐蚀性能的共同影响。

铈变质处理Fe-Cr-B合金组织和机械性能研究

研究了铈变质处理对Fe-Cr-B合金组织性能的影响。结果发现,处理后的Fe-Cr-B合金的铸态组织较之以前明显细化;原来在晶界处分布的连续的、网状的硼化物转变成为不连续的短杆状的和粒状的形态,表明稀土对Fe-Cr-B合金有明显的变质效果。但机械性能随变质剂加入量不同变化比较复杂。

Fe-Cr-B合金的显微组织

采用不同的试样侵蚀方法 ,并结合光学显微镜和扫描电镜 (SEM )分析揭示了新型高含硼量 (B≥ 1 2 %质量分数 )Fe Cr B合金的显微组织特征 ,特别是合金中硬质相的组织形貌特征。分析结果为今后改善Fe Cr B合金的韧性提供了重要的依据。

Fe-Cr-C-B-Nb堆焊合金的显微组织和耐磨性

采用明弧自保护法制备Fe-Cr-C-B-Nb系耐磨堆焊合金,借助光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等手段,分析堆焊层中的物相组成,探究熔池中硬质相析出顺序,研究B和Nb元素含量对其显微组织和耐磨性影响.结果表明,制备的堆焊合金显微组织为马氏体+残余奥氏体+M23(C,B)6+Nb C,Nb C先于M23(C,B)6生成.当堆焊层中B元素含量为0.21%,Nb元素含量为1.44%时,可以使堆焊合金有较高的硬度和耐磨性.洛氏硬度可达69 HRC±1.5 HRC,磨损量为0.037 6 g.过量的B元素不利于Nb C析出,而使Nb元素固溶强化硼化物和基体.耐磨性试验结果表明,M23(C,B)6和Nb C两种硬质相显著改善了Fe-Cr-C-B-Nb系堆焊合金的耐磨性.

电弧喷涂Fe-Cr-B涂层的钨极氩弧重熔处理

采用高速电弧喷涂技术及钨极氩弧重熔技术分别制备Fe-Cr-B喷涂层及其重熔层,采用X射线衍射仪、金相显微镜、X射线残余应力测试仪、显微硬度仪、动载磨料磨损试验机、扫描电子显微镜分别对喷涂试样及重熔试样的相结构、微观组织、残余应力、纵截面硬度、耐磨性及磨损表面形貌进行观察与测试。结果表明,重熔处理后,电弧喷涂Fe-Cr-B涂层的组成由Fe基非晶和硼化物相转为Cr_2B、(Cr,Fe)_2B、α-Fe相,涂层与基体由机械结合转为冶金结合,重熔试样由表层至基体的显微组织分别是初生硼化物以及共晶组织、共晶硼化物+马氏体+奥氏体、初生奥氏体以及共晶组织、热影响区组织。重熔处理后,涂层显微硬度由689 HV0.1上升为960 HV0.1,磨损失重率由0.088 g/(cm^2·min^(-1))降为0.004 6 g/(cm^2·min^(-1))。喷涂层的磨粒磨损机制主要是微断裂,重熔层的磨粒磨损机制主要是变形磨损和微切削。

1#稀土变质处理Fe-Cr-B合金组织研究

研究1#稀土变质处理对Fe-Cr-B合金组织的影响。结果发现,变质处理后Fe-Cr-B合金的铸态组织明显细化;原来在晶界处分布的连续的、网状的硼化物转变成为不连续的短杆状的和粒状的形态,表明稀土对Fe-Cr-B合金有明显的变质效果。

淬火温度对Fe-Cr-B-Al合金组织和性能的影响

研究了油冷淬火条件下,不同淬火温度对含8%Cr、1.5%B和1.5%Al的Fe-Cr-B-Al合金显微组织和性能的影响。结果表明,合金铸态组织由M2(B,C)(M=Fe,Cr,Mn)、(Cr,Fe)7(C,B)3、马氏体和珠光体组成。淬火处理后,硼碳化物出现了明显的孤立和团球化现象,导致合金抗拉强度和冲击韧性增加。淬火温度超过950℃时,基体转变成马氏体,导致合金硬度升高。淬火温度超过1050℃后,硼碳化物出现粗化现象。合金在1050℃淬火时,综合性能良好。

Fe-Cr-B合金的组织性能研究与应用发展前景

Fe-Cr-B合金以高硬度的M2B共晶硼化物为耐磨骨架的新型铁基耐磨材料,从其化学成分、铸态组织、堆焊组织以及热喷涂组织等方面综述了其近年来的研究成果,并介绍了合金元素和热处理状态对Fe-Cr-B合金铸态组织的影响。在阐述Fe-Cr-B合金的研究与应用现状的基础上,对其发展趋势作了展望,为今后Fe-Cr-B合金在工业生产中的应用奠定基础。

1^#稀土变质处理Fe-Cr-B合金组织中硼化物M2B组织形态的分析

研究1#稀土变质处理对Fe-Cr-B合金组织中硼化物M2B组织形态的影响。结果表明:处理后的Fe-Cr-B合金的铸态组织中硼化物M2B组织较之以前明显细化,并且随着加入量的不同,细化作用也不同;原来在晶界处分布的连续的、网状的硼化物转变成为不连续的短杆状的和粒状的形态,说明稀土对Fe-Cr-B合金有明显的变质效果。

机械振动辅助激光熔覆Fe-Cr-Si-B-C涂层的显微组织及界面分布形态

采用机械振动辅助激光熔覆复合改性新工艺,在45钢表面制备了单道Fe-Cr-Si-B-C合金涂层。借助X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）和能量分散谱（EDS）分析了熔覆层的物相组成、微观结构和元素分布,通过HVS-1000型显微硬度计测试了熔覆层的显微硬度。结果表明,熔覆层主要由α-（Fe,Cr）固溶体、M7C3（M=Fe、Cr）碳化物、Fe2B硼化物和少量Fe0.9Si0.1组成。在机械振动辅助作用下,熔覆层结合界面组织由平面晶向带状和柱状晶转变,振幅为0.13-0.18mm时的晶粒细化效果最为明显;熔覆层中增强相形态随着频率的增加由短杆状向颗粒状、层状、条状转变,分布形态由杂乱分布向弥散分布和网状分布转变。相比未加机械振动的熔覆层,机械振动下的熔覆层中气孔、裂纹减少,显微硬度提高了约13.9%。这些结果显示熔覆层中显微组织形态及其分布主要受振幅和频率协同作用的影响。

共晶Fe-Cr-B-C合金的快冷组织与性能

通过中频感应炉熔炼、快冷,制备出共晶Fe-Cr-B-C合金。采用OM、SEM(附带EDS)、XRD观察了共晶Fe-Cr-B-C合金的组织,并检测其硬度和冲击韧性。结果表明:铸态Fe-Cr-B-C合金的宏观硬度为HRC68,冲击韧性达到13.6 J/cm^2;组织由马氏体+残余奥氏体基体和沿晶界连续网状分布的(Fe,Cr)_2(B,C)+(Fe,Cr)_(23)(B,C)_6硬质相组成。经960℃×2 h退火后,合金的宏观硬度降低为HRC46,冲击韧性减少到3.4 J/cm^2;基体组织转变为铁素体和粒状渗碳体,硬质相(Fe,Cr)_2(B,C)和(Fe,Cr)_(23)(B,C)_6少量溶解,局部区域出现断网,生成新相(Fe,Cr)_3(B,C)。

Fe-Cr-B合金研究与发展的探讨

从铸造Fe-Cr-B合金及其热喷涂层与堆焊方面的应用与发展方面综述了Fe-Cr-B合金的研究与发展概况;分析了Fe-Cr-B合金中的碳化物与硼化物的组织状态以及Fe-Cr-B合金的韧性不足的原因和改善途径;阐述了Fe-Cr-B合金热喷涂层的研究成果;介绍了Fe-Cr-B系堆焊合金的显微组织,耐磨性以及逐步走向成熟的Fe-Cr-B耐磨焊条。