钛、钒对2Cr13药芯焊丝耐磨性能的影响研究

发布时间：2017-10-16 23:17

  本文关键词：钛、钒对2Cr13药芯焊丝耐磨性能的影响研究

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【摘要】：采用药芯焊丝进行堆焊后产生的堆焊层金属具有高硬度高耐磨性等优异性能。在易磨损表面堆焊耐磨金属,可以使零件的寿命大大增加。但是,目前所研制出的药芯焊丝堆焊后的硬度及耐磨性还很低,满足不了工业上的需要。因此,研究一种耐磨堆焊用药芯焊丝对生产有极大的作用。本课题以2Cr13马氏体不锈钢药芯焊丝为基础,添加Ti、V元素。研究Ti、V元素对堆焊层金属硬度、耐磨性及其他性质的影响。本文根据堆焊层金属的高耐磨性高硬度的要求,确定合适的合金元素过渡系数,并设计药芯焊丝药粉成分含量。制备出金属粉型药芯焊丝。采用光学显微镜、EDS、XRD分析相结合的方法研究堆焊层金属的组织,并分析合金元素的作用。对堆焊层金属进行硬度试验与耐磨性试验,分析不同Ti、V含量对堆焊层金属综合性能的影响。使用JMatPro软件对不同Ti、V含量的堆焊层金属进行相转变和硬度的模拟。经过研究得出结论:使用新研制的药芯焊丝堆焊后的熔敷金属的基体组织为马氏体+残余奥氏体。这与模拟得出的结论一致。在药芯焊丝中加入Ti元素,堆焊层金属的硬度有所提高。Ti含量从0%增加到10%,堆焊层金属的硬度呈现先升高后降低的趋势。相对耐磨性也有相同的变化趋势。V含量从0%增加到3%,堆焊层金属硬度提高了14%。而相对耐磨性呈现先升高后降低的趋势。经过综合分析,确定含Ti5%、V1.5%的堆焊层金属的综合性能最好。其平均洛氏硬度为48.2HRC,与不含钛元素与钒元素的硬度相比,提高了12%。相对耐磨性提高了62%。模拟的结果与实验所得结论一致。本文研制出的药芯焊丝可用于修复易磨损的工件表面。在工件表面堆焊一层耐磨耐蚀的不锈钢,以此来增加耐磨性,延长工件使用寿命。最终减少了更换工件的费用。
【关键词】：药芯焊丝 埋弧堆焊 耐磨
【学位授予单位】：太原科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG455
【目录】：

• 中文摘要3-4
• Abstract4-9
• 第一章 绪论9-22
• 1.1 引言9
• 1.2 埋弧堆焊修复研究现状9-10
• 1.3 磨损10-12
• 1.3.1 磨损的机理及分类10-11
• 1.3.2 耐磨材料简介11-12
• 1.4 堆焊用药芯焊丝12-16
• 1.4.1 药芯焊丝种类及特点12-14
• 1.4.2 金属型粉芯药芯焊丝14-15
• 1.4.3 药芯焊丝生产工艺15-16
• 1.5 马氏体不锈钢药芯焊丝16-18
• 1.6 JMatPro软件简介18-19
• 1.7 本论文研究内容及意义19-22
• 第二章 2Cr13药芯焊丝的设计与制造22-32
• 2.1 药芯焊丝合金粉的选择22-25
• 2.2 药芯焊丝配方的确定25-29
• 2.2.1 药芯焊丝所选的钢带25
• 2.2.2 药芯焊丝包粉率的确定25
• 2.2.3 过渡系数的确定25-26
• 2.2.4 药芯焊丝配方确定26-29
• 2.3 药芯焊丝生产工艺及制造29-31
• 2.4 本章小结31-32
• 第三章 试验材料与试验方法32-40
• 3.1 试验材料32
• 3.2 试验设备32
• 3.3 试验方法32-34
• 3.3.1 焊前准备32-33
• 3.3.2 埋弧堆焊工艺参数33-34
• 3.3.3 试样的制备34
• 3.4 试验方法34-37
• 3.4.1 洛氏硬度试验34-35
• 3.4.2 显微组织分析35
• 3.4.3 X射线衍射分析35-36
• 3.4.4 堆焊层金属表面化学成分分析36
• 3.4.5 磨粒磨损试验36-37
• 3.5 JMatPro软件模拟理论简介37-39
• 3.5.1 热力学计算理论基础37-38
• 3.5.2 相转变计算原理38-39
• 3.6 本章小结39-40
• 第四章 试验结果与分析40-53
• 4.1 Ti对堆焊层性能的影响40-44
• 4.1.1 Ti对堆焊层组织的影响40-41
• 4.1.2 Ti对堆焊层硬度的影响41-42
• 4.1.3 Ti对堆焊层耐磨性的影响42-43
• 4.1.4 含Ti的堆焊层金属EDS分析43-44
• 4.2 V对堆焊层性能的影响44-49
• 4.2.1 V对堆焊层组织的影响44-46
• 4.2.2 V对堆焊层硬度的影响46-47
• 4.2.3 V对堆焊层耐磨性的影响47-48
• 4.2.4 含V的堆焊层金属EDS分析48-49
• 4.3 Ti和V共同作用对堆焊层的影响49-51
• 4.3.1 Ti和V共同作用对堆焊层组织的影响49-50
• 4.3.2 Ti和V共同作用对堆焊层硬度和耐磨性的影响50
• 4.3.3 含Ti和V的堆焊层金属的EDS分析50-51
• 4.4 硬度与耐磨性的关系51-52
• 4.5 本章小结52-53
• 第五章 使用JMatPro模拟熔敷金属的性能53-57
• 5.1 对熔敷金属组织演变规律模拟53-54
• 5.2 对熔敷金属硬度变化的模拟54-56
• 5.3 本章小结56-57
• 第六章 结论与展望57-59
• 6.1 本文结论57-58
• 6.2 展望58-59
• 参考文献59-63
• 致谢63-64
• 攻读学位期间发表的学术论文64-65

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本文编号：1045473