热输入对金属基复合涂层中(Nb,Ti)C颗粒分布及性能的影响

目的热输入对复合碳化物的析出、分布及耐磨性能具有重要影响。然而,目前热输入对碳化物增强金属基复合堆焊层组织结构与性能方面影响的研究较少。因此,需要探究焊接热输入对(Nb,Ti)C增强金属基复合堆焊层组织及耐磨性的影响,明确(Nb,Ti)C复合颗粒在堆焊层的作用机制。方法采用Ar保护气体进行堆焊涂层的制备,通过调节堆焊电流和电压,研究不同热输入下堆焊层的形貌、组织及耐磨性能。结果堆焊层中Ti元素与C元素优先发生了原位反应,生成了以TiC为形核中心的(Nb,Ti)C复合碳化物,弥散分布在马氏体基体组织上。随着热输入的增大,析出的(Nb,Ti)C颗粒数量逐渐减少,块状(Nb,Ti)C尺寸也逐渐变小。采用较低的热输入时,堆焊层硬度达到最高,为734.88HV0.5;随着堆焊热输入的增大,堆焊层的显微硬度呈降低趋势。具有较多(Nb,Ti)C的低热输入试样耐磨性能最佳,磨损量为0.80 mg;而具有较少(Nb,Ti)C的高热输入试样产生了严重的黏着磨损,磨损量较低热输入试样增大了约144%。结论在摩擦磨损过程中,高硬度的(Nb,Ti)C颗粒会对基体起保护作用,可以提升其耐磨性能,且耐磨损性能随着堆焊热输入的增大而降低。