不同冷却条件下磁场对堆焊层组织及性能的影响

发布时间：2017-10-21 06:33

  本文关键词：不同冷却条件下磁场对堆焊层组织及性能的影响

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【摘要】：随着材料科学与工业技术的快速发展，资源的日益缺乏成为当今时代面临的巨大问题，材料的质量和使用寿命成为各行业关注的焦点，而材料磨损是生产过程中的主要破损形式，危害非常大。据相关的调查显示，在建筑行业，采矿业，机械制造，冶金业等各个行业，直接因为磨损导致失效的材料就达到了近千万吨，再加上因磨损失效造成的机械故障和零件损坏更是对产量等经济效益造成了巨大的损失。为了提高材料的耐磨性，并有效地降低生产成本来节约经济资源，对铁基耐磨合金堆焊参数及影响机理的研究是非常必要的。除此之外，为了提高焊接接头的力学性能，改变材料内部晶粒结构和晶粒生长方向，在焊接过程中引入纵向直流磁场和降温水槽，研究水冷和磁场不同的参数配比下的堆焊层，通过对比组织和性能，来选择合适的焊接条件。实验以Fe5合金粉末为原材料，在等离子弧堆焊过程中引入纵向直流磁场，，在工件下方引入降温水槽。焊后，利用湿砂磨损试验机、光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射分析仪和硬度计等实验设备对堆焊层进行硬度、磨损性及显微组织的影响规律进行检测分析，从而得到满足要求的焊接材料。 实验结果显示，在磁场和水冷共同作用下的堆焊层内部晶粒结构发生显著变化。形成的细小柱状晶能减少结晶裂纹、提高力学性能，使堆焊层具有很高的硬度和耐磨性。这是因为外加磁场可以改变焊接过程中的电弧形态，也就影响了熔池形态和焊缝成型；通过电磁搅拌作用，改善堆焊层组织，减少偏析，细化晶粒，提高堆焊层的性能；而水冷却可以加速熔池凝固，使晶粒朝着散热方向定向凝固。在本文的实验条件下，最佳实验参数为堆焊电流160A，外加纵向直流磁场电流为3A，有水冷却，这种情况下，堆焊表面的洛氏硬度为HRC63.4，湿砂磨损量为0.0815g。
【关键词】：铁基合金 直流纵向磁场 等离子弧堆焊 冷却条件
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG455
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-19
• 1.1 研究背景10
• 1.2 表面强化技术的概况10-13
• 1.2.1 表面强化技术作用及分类10-11
• 1.2.2 等离子弧熔覆技术11-12
• 1.2.3 激光熔覆技术12-13
• 1.2.4 手工电弧堆焊技术13
• 1.3 耐磨堆焊的发展现状13-15
• 1.3.1 耐磨堆焊合金种类13-14
• 1.3.2 堆焊层中硬质相选择和形成方式14
• 1.3.3 Fe-Cr-C 系堆焊合金14-15
• 1.4 等离子堆焊技术的特点15-16
• 1.5 堆焊层的磨损机理16-17
• 1.5.1 堆焊层的应用16
• 1.5.2 硬质合金耐磨损性能16
• 1.5.3 基体组织耐磨损性能16-17
• 1.6 外加磁场对焊接过程的影响17-19
• 1.6.1 外加磁场对电弧形态的影响17
• 1.6.2 外加磁场对焊接熔池形态的影响17
• 1.6.3 外加磁场对焊缝组织的影响17-18
• 1.6.4 磁场作用等离子堆焊技术18-19
• 第2章 试验材料、方法及设备19-29
• 2.1 实验材料19
• 2.2 实验设备及仪器19-21
• 2.2.1 主体实验设备19-20
• 2.2.2 本次试验主要设备及仪器20-21
• 2.3 实验步骤及方法21-29
• 2.3.1 实验准备21
• 2.3.2 堆焊试验21-22
• 2.3.3 纵向磁场的引入22-23
• 2.3.4 水冷装置的设置23-24
• 2.3.5 硬度试验24-25
• 2.3.6 湿砂磨损实验25-26
• 2.3.7 冲击磨料磨损试验26
• 2.3.8 金相实验26-27
• 2.3.9 扫描电镜和能谱试验27
• 2.3.10 X 射线衍射试验27-29
• 第3章 水冷条件下堆焊电流的选择及水冷对堆焊组织的影响29-41
• 3.1 堆焊层中的物质29-30
• 3.1.1 熔池中可能生成的物质29
• 3.1.2 堆焊层中的碳化物29-30
• 3.2 堆焊层的物相组成30-33
• 3.2.1 堆焊层的 X 射线衍射分析30-31
• 3.2.2 堆焊层的能谱分析31-33
• 3.3 水冷条件下堆焊电流的选取33-37
• 3.3.1 电流对堆焊层成形性的影响33-34
• 3.3.2 电流对堆焊层组织的影响34-35
• 3.3.3 电流对堆焊层物相的影响35-37
• 3.4 水冷对于堆焊层的影响37-41
• 3.4.1 有无水冷条件下的显微组织对比37-38
• 3.4.2 有无水冷条件下的 XRD 衍射分析38-40
• 3.4.3 不同冷却水流量下的堆焊层组织对比40-41
• 第4章 磁场电流对水冷条件下堆焊层组织性能的影响41-52
• 4.1 不同磁场对堆焊层组织性能的影响41-48
• 4.1.1 不同磁场下堆焊层的显微组织41-43
• 4.1.2 不同磁场下堆焊层的硬度对比43-45
• 4.1.3 不同磁场下堆焊层的耐磨料磨损性对比45-47
• 4.1.4 不同磁场下堆焊层的耐冲击磨料磨损性对比47-48
• 4.2 磁场对堆焊层组织形核的影响48-52
• 4.2.1 外加磁场对熔池的搅拌作用48
• 4.2.2 磁场对于相变能量场的影响48-52
• 第5章 结论52-53
• 参考文献53-56
• 在学研究成果56-57
• 致谢57

【参考文献】

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本文编号：1071826