水泥挤压辊堆焊层抗疲劳性能研究

发布时间：2018-06-01 13:12

  本文选题：辊压机 + 自保护药芯焊丝　； 参考：《吉林大学》2017年硕士论文

【摘要】：在水泥生产过程中,水泥辊压机的挤压辊受到高强度磨粒磨损和循环挤压应力的作用,易造成耐磨工作层的磨损失效和疲劳破坏。提高堆焊层的耐磨性和抗疲劳性能是延长挤压辊寿命、提高生产效率和降低生产成本的关键。本文采用熔化极电弧堆焊方法,用自保护药芯焊丝在45钢母材上进行堆焊。研究了焊丝中高碳铬铁和石墨加入量对堆焊层的成分、微观组织、硬度、耐磨性和抗疲劳性能的影响。试验研究表明,随着药芯焊丝中高碳铬铁加入量从0g增加到500g,堆焊层中Cr含量由0.08%增加到6.65%,C含量由1.07%增加到1.90%,Nb、Si和Mn等其他元素含量变化较小。微观组织分析发现,当高碳铬铁加入量为0g时,堆焊层微观组织由铁素体+(马氏体+残余奥氏体)+Nb C颗粒组成,随着高碳铬铁加入量的增加,其微观组织逐渐转变为(马氏体+残余奥氏体)+NbC颗粒→(马氏体+残余奥氏体)+奥氏体+NbC颗粒→奥氏体+NbC颗粒。随着药芯焊丝中高碳铬铁加入量的增加,堆焊层宏观硬度和相对耐磨性先升高后降低,当高碳铬铁加入量为0g时,堆焊层硬度为45.2HRC;随高碳铬铁加入量增加,硬度增大,当高碳铬铁加入量为50g时,硬度最高,达到62.7HRC;继续增加高碳铬铁加入量,硬度不断降低,当高碳铬铁加入量为500g时,硬度下降到36.1HRC。堆焊层耐磨性研究发现,当高碳铬铁加入量为0g时,其相对耐磨性最低,为1.5263;当高碳铬铁加入量为150g时,其相对耐磨性最高,为4.1198。随着药芯焊丝中石墨加入量从0g增加到100g,堆焊层中C含量由0.5%增加到1.64%,Cr、Nb、Si和Mn等其他元素含量波动较小;微观组织分析发现,当石墨加入量为0g时,堆焊层微观组织由铁素体+NbC颗粒组成,随石墨加入量的增加,微观组织逐渐转变为(马氏体+残余奥氏体)+铁素体+NbC颗粒→(马氏体+残余奥氏体)+NbC颗粒→(马氏体+残余奥氏体)+奥氏体+NbC颗粒。随着药芯焊丝中石墨加入量的增加,堆焊层宏观硬度和相对耐磨性都先上升后下降,当石墨加入量为0g时,硬度最低,为35.7HRC,此时相对耐磨性最差,为1.1143;随着石墨加入量增加,硬度和相对耐磨性不断升高,当加入量达到60g时,硬度最高,达到61.1HRC,此时相对耐磨性最好,为3.9758;继续增加石墨加入量,硬度和相对耐磨性降低。试验采用自制疲劳试验机研究了堆焊层三点弯曲疲劳性能,分析了不同堆焊层疲劳试样的a-N曲线、疲劳裂纹萌生和断裂的加载次数。疲劳试验研究发现,疲劳裂纹扩展分为三个阶段:慢速扩展阶段、稳定扩展阶段和失稳扩展阶段。堆焊层的抗疲劳性能与其硬度变化趋势相反,随着药芯焊丝中高碳铬铁和石墨加入量的增加,抗疲劳性能都先降低后升高。堆焊层马氏体组织较多时,硬度较高,抗疲劳性能较差,在循环载荷的作用下,经过较短的加载周期就会萌生疲劳裂纹;微观组织中奥氏体或铁素体较多时,堆焊层硬度较低,抗疲劳性能较高,疲劳寿命较长。试验研究了高碳铬铁和石墨对堆焊层抗疲劳性能的影响,研究发现当高碳铬铁加入量为50g时,疲劳裂纹萌生加载次数为,疲劳寿命为;当高碳铬铁加入量为500g时,疲劳裂纹萌生加载次数为,疲劳寿命为。当石墨加入量为0g时,疲劳裂纹萌生加载次数为,疲劳寿命为;石墨加入量为60g时,疲劳裂纹萌生加载次数为,疲劳寿命为。添加高碳铬铁焊丝得到的堆焊层抗疲劳性能较好,当高碳铬铁加入量为500g时,抗疲劳性能最好。
[Abstract]:The microstructure , hardness , wear resistance and anti - fatigue properties of high carbon ferrochromium are increased from 0 . 08 % to 1 . 90 % . The fatigue crack initiation and relative wear resistance of the surfacing layer are increased . When the addition amount of graphite is 0 g , the hardness and relative wear resistance of the surfacing layer are increased . When the addition amount of graphite is 0 g , the hardness and the relative wear resistance of the surfacing layer decrease . The fatigue crack initiation loading times are 3 . 9758 . The fatigue crack initiation loading times are 3 . 9758 .
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TQ172.632.5;TG455

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本文编号：1964299