水泥挤压辊Fe-C-Cr-Nb堆焊合金与45钢母材的结合性能研究
发布时间：2023-05-07 22:53
水泥工业作为我国国民经济的基础,在国际竞争中具有劳动力、资源、技术等综合优势,有着良好的发展前景。在水泥生产过程中,辊压机是重要机械设备,其核心部件为挤压辊。水泥挤压辊主要失效形式为疲劳磨损,当堆焊合金与辊体母材的结合性能较差时容易产生堆焊合金剥离脱落,导致疲劳磨损失效。因此,研究堆焊合金与辊体母材的结合性能是必要的。采用三种挤压辊堆焊用市售药芯焊丝和多种自制改变高碳铬铁或石墨添加量的自保护Fe-C-Cr-Nb药芯堆焊焊丝,在45钢母材表面制备了各种堆焊合金。在试验研究堆焊合金成分、微观组织、硬度及耐磨性的基础上,以结合强度作为结合性能的测试指标,设计了新型提拉试验法,测试了堆焊合金与45钢母材的结合强度,并原位观察了断裂位置,分析总结了断裂机理。采用Jmatpro组织性能模拟分析软件,计算了提拉试样各区域力学性能,结合有限元分析方法,对试样进行受力分析。为改善堆焊合金的使用性能提供了必要的理论依据和试验数据。本文主要研究结果如下:(1)研究了市售堆焊合金成分、微观组织和耐磨性,市售堆焊合金的耐磨性与微观组织有关,耐磨性与表面硬度变化趋势一致,含铌合金钢和过共晶高铬合金铸铁的硬度相差较...
【文章页数】：134 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 辊压机概况
1.2.1 辊压机工作原理
1.2.2 挤压辊辊面的失效
1.2.3 堆焊技术及其在挤压辊上的应用
1.2.4 挤压辊堆焊工艺
1.2.5 合金元素对堆焊合金组织及性能的影响
1.3 堆焊合金与母材的结合性能测试方法
1.3.1 拉伸法
1.3.2 剪切法
1.3.3 划痕法
1.3.4 推压试验法
1.3.5 “push-off”试验法
1.3.6 推离试验法
1.3.7 涂层与基体结合性能测试方法的适用性分析
1.4 论文主要研究内容
第2章 试验材料、方法及设备
2.1 试验材料
2.2 堆焊设备及参数
2.3 成分分析
2.4 组织与物相分析
2.4.1 金相显微分析
2.4.2 堆焊合金物相
2.4.3 扫描电子显微镜分析
2.4.4 透射电子显微镜分析
2.5 性能测试
2.5.1 硬度测试
2.5.2 磨损试验
2.5.3 结合性能测试
2.6 数值模拟计算
第3章 市售堆焊合金的成分、微观组织及性能
3.1 市售堆焊合金的成分及微观组织
3.1.1 市售堆焊合金的成分
3.1.2 奥氏体钢堆焊合金微观组织
3.1.3 含铌合金钢堆焊合金微观组织
3.1.4 过共晶高铬合金铸铁堆焊合金微观组织
3.2 市售堆焊合金的硬度及耐磨性
3.3 推离试验法测试市售堆焊合金与钢母材的结合强度
3.3.1 推离试验结果
3.3.2 推离断裂路径及断口分析
3.4 本章小结
第4章 测试堆焊合金与钢母材金属的提拉试验法及其应用
4.1 提拉试验法
4.2 提拉试验法测试市售堆焊合金与钢母材的结合强度
4.2.1 堆焊合金成分与微观组织分析
4.2.2 提拉试验结果
4.2.3 提拉断裂路径及断口分析
4.3 提拉试验法测试堆焊层间的结合强度
4.3.1 提拉法测试堆焊层间的结合强度试验结果
4.3.2 提拉试样断裂路径及断口分析
4.4 提拉法与推离法测试的结合强度对比分析
4.5 本章小结
第5章 C、Cr含量对Fe-C-Cr-Nb堆焊合金组织与性能的影响
5.1 焊丝成分设计
5.2 高碳铬铁添加量对堆焊合金成分、组织、硬度及耐磨性的影响
5.2.1 堆焊合金成分及物相组成
5.2.2 熔池反应的热力学分析和NbC的形核与长大
5.2.3 堆焊合金的硬度与耐磨性
5.3 提拉法测试不同高碳铬铁添加量堆焊合金与45钢母材结合强度
5.3.1 堆焊合金熔合区微观组织和相组成分析
5.3.2 高碳铬铁添加量对熔合区显微硬度的影响
5.3.3 提拉试验结果及分析
5.3.4 提拉断裂路径及断口分析
5.3.5 提拉试验法不同试样结合强度差别分析
5.4 石墨添加量对堆焊合金成分、组织、硬度及耐磨性的影响
5.4.1 堆焊合金成分及物相组成
5.4.2 堆焊合金微观组织
5.4.3 堆焊合金的硬度及耐磨性
5.5 提拉法测试不同石墨添加量堆焊合金与45钢母材结合强度
5.5.1 堆焊合金底部显微组织分析
5.5.2 提拉试验结果及分析
5.5.3 提拉断裂路径及断口分析
5.6 不同高碳铬铁、石墨添加量堆焊合金性能的比较分析
5.7 堆焊合金各性能之间的相关性
5.8 本章小结
第6章 提拉试样性能模拟与有限元分析
6.1 堆焊合金材料的力学性能
6.1.1 堆焊合金与母材的组织
6.1.2 堆焊合金的奥氏体晶粒尺寸
6.2 材料的力学性能计算
6.3 提拉试样堆焊合金与母材界面有限元分析
6.3.1 有限元模型及边界条件
6.3.2 提拉试样有限元分析结果
6.4 本章小结
第7章 结论
参考文献
在学期间取得的科研成果
致谢
本文编号：3811485
【文章页数】：134 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 辊压机概况
1.2.1 辊压机工作原理
1.2.2 挤压辊辊面的失效
1.2.3 堆焊技术及其在挤压辊上的应用
1.2.4 挤压辊堆焊工艺
1.2.5 合金元素对堆焊合金组织及性能的影响
1.3 堆焊合金与母材的结合性能测试方法
1.3.1 拉伸法
1.3.2 剪切法
1.3.3 划痕法
1.3.4 推压试验法
1.3.5 “push-off”试验法
1.3.6 推离试验法
1.3.7 涂层与基体结合性能测试方法的适用性分析
1.4 论文主要研究内容
第2章 试验材料、方法及设备
2.1 试验材料
2.2 堆焊设备及参数
2.3 成分分析
2.4 组织与物相分析
2.4.1 金相显微分析
2.4.2 堆焊合金物相
2.4.3 扫描电子显微镜分析
2.4.4 透射电子显微镜分析
2.5 性能测试
2.5.1 硬度测试
2.5.2 磨损试验
2.5.3 结合性能测试
2.6 数值模拟计算
第3章 市售堆焊合金的成分、微观组织及性能
3.1 市售堆焊合金的成分及微观组织
3.1.1 市售堆焊合金的成分
3.1.2 奥氏体钢堆焊合金微观组织
3.1.3 含铌合金钢堆焊合金微观组织
3.1.4 过共晶高铬合金铸铁堆焊合金微观组织
3.2 市售堆焊合金的硬度及耐磨性
3.3 推离试验法测试市售堆焊合金与钢母材的结合强度
3.3.1 推离试验结果
3.3.2 推离断裂路径及断口分析
3.4 本章小结
第4章 测试堆焊合金与钢母材金属的提拉试验法及其应用
4.1 提拉试验法
4.2 提拉试验法测试市售堆焊合金与钢母材的结合强度
4.2.1 堆焊合金成分与微观组织分析
4.2.2 提拉试验结果
4.2.3 提拉断裂路径及断口分析
4.3 提拉试验法测试堆焊层间的结合强度
4.3.1 提拉法测试堆焊层间的结合强度试验结果
4.3.2 提拉试样断裂路径及断口分析
4.4 提拉法与推离法测试的结合强度对比分析
4.5 本章小结
第5章 C、Cr含量对Fe-C-Cr-Nb堆焊合金组织与性能的影响
5.1 焊丝成分设计
5.2 高碳铬铁添加量对堆焊合金成分、组织、硬度及耐磨性的影响
5.2.1 堆焊合金成分及物相组成
5.2.2 熔池反应的热力学分析和NbC的形核与长大
5.2.3 堆焊合金的硬度与耐磨性
5.3 提拉法测试不同高碳铬铁添加量堆焊合金与45钢母材结合强度
5.3.1 堆焊合金熔合区微观组织和相组成分析
5.3.2 高碳铬铁添加量对熔合区显微硬度的影响
5.3.3 提拉试验结果及分析
5.3.4 提拉断裂路径及断口分析
5.3.5 提拉试验法不同试样结合强度差别分析
5.4 石墨添加量对堆焊合金成分、组织、硬度及耐磨性的影响
5.4.1 堆焊合金成分及物相组成
5.4.2 堆焊合金微观组织
5.4.3 堆焊合金的硬度及耐磨性
5.5 提拉法测试不同石墨添加量堆焊合金与45钢母材结合强度
5.5.1 堆焊合金底部显微组织分析
5.5.2 提拉试验结果及分析
5.5.3 提拉断裂路径及断口分析
5.6 不同高碳铬铁、石墨添加量堆焊合金性能的比较分析
5.7 堆焊合金各性能之间的相关性
5.8 本章小结
第6章 提拉试样性能模拟与有限元分析
6.1 堆焊合金材料的力学性能
6.1.1 堆焊合金与母材的组织
6.1.2 堆焊合金的奥氏体晶粒尺寸
6.2 材料的力学性能计算
6.3 提拉试样堆焊合金与母材界面有限元分析
6.3.1 有限元模型及边界条件
6.3.2 提拉试样有限元分析结果
6.4 本章小结
第7章 结论
参考文献
在学期间取得的科研成果
致谢
本文编号：3811485
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