Fe-Cr-C高碳耐磨堆焊合金的研究

发布时间：2017-04-09 13:22

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【摘要】： 本论文主要研究了以下三部分： 1．对高碳耐磨堆焊焊条药皮配方进行了探讨；并研究了药皮中合金元素对高碳耐磨堆焊焊条工艺性能的影响； 2．研究了碳对耐磨堆焊层的微观组织及机械性能的影响； 3．对初生碳化物定向生长控制进行了探讨。 根据各种药皮的典型配方及石墨过渡系数的大小确定焊条药皮类型为钛钙型。调节药皮中石墨含量，观察石墨对焊接工艺性能的影响：随石墨含量的增加焊接工艺性能变差，石墨含量较低时焊道无裂纹，随石墨含量的增加，焊道裂纹从横向裂纹到纵向裂纹最后横纵裂纹相交，堆焊层整个表面被裂纹分割成许多小块。随铬含量的增加焊道由光滑到不连续，焊接工艺性能变差。 通过在药皮中逐渐增加石墨的含量，研究碳对堆焊层宏观硬度和耐磨性的影响规律。通过X—射线衍射物相分析、扫描电镜微观形貌观察及电子能谱分析、透射电镜分析、显微硬度分析及金相组织观察知：随碳含量的增多，堆焊层中初生碳化物的数量越来越多，颗粒越来越大；共晶碳化物的颗粒也越来越大，且在初生碳化物周边生长，离初生碳化物愈远，共晶碳化物愈密集；初生和共晶碳化物都呈孤立状存在；堆焊层的宏观硬度随碳含量的增加逐渐增加，当碳含量超过6％时，硬度增加十分缓慢甚至趋向稳定，这与金相组织中初生碳化物数量的增加一致。通过湿砂橡胶轮磨损试验得出含碳量与耐磨性的关系：当碳含量在3.14％到5.16％时，随含碳量的增加，，耐磨性亦增加。 两种方法研究了初生碳化物的定向生长规律： 一、提高堆焊层中碳含量 二、提高堆焊层焊接时的过冷度 北京工业大学工学硕士学位论文 一 两种方法虽都能得到碳化物的定向生长，但初生碳化物颗粒的大小却相反。增 加碳含量初生碳化物颗粒增大；提高冷却速度初生碳化物颗粒变小且致密。通 过耐磨性分析得：要得到良好的耐磨性两种方法必须有机结合起来即在适量增 加含碳量的基础上提高堆焊层的冷却速度。
【关键词】：初生碳化物 共晶碳化物 定向生长 耐磨性 堆焊
【学位授予单位】：北京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2003
【分类号】：TG422
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-20
• 1.1 课题的背景与实际意义10-18
• 1.1.1 工农业生产中因磨损造成的损失10
• 1.1.2 传统抗磨材料的不足及复合抗磨材料的出现10-11
• 1.1.3 本课题的理论与实际意义11-18
• 1.2 课题名称、主要研究内容及创新性18-20
• 1.2.1 课题名称18
• 1.2.2 主要研究内容及创新性18-20
• 第二章 高碳耐磨堆焊焊条的研究20-30
• 2.1 前言20
• 2.2 实验设备20
• 2.3 实验材料20-21
• 2.4 焊芯的选定21
• 2.5 药皮配方的设计21-28
• 2.5.1 药皮中合金祖分的确定21-22
• 2.5.2 药皮矿物组分的设计依据22-23
• 2.5.3 焊条药皮组分的确定23-25
• 2.5.4 石墨过渡系数的粗略判断25-26
• 2.5.5 合金元素对焊条工艺性能的影响26-28
• 2.5.6 焊条药皮的最终确定28
• 2.6 本章小结28-30
• 第三章 Fe-C-Cr型高碳耐磨堆焊层组织和性能的研究30-64
• 3.1 前言30
• 3.2 实验设备30
• 3.3 高碳耐磨堆焊层的制备30-31
• 3.3.1 耐磨堆焊层的性能要求31
• 3.3.2 耐磨堆焊层的制备31
• 3.4 实验过程31-34
• 3.4.1 金相试样制备过程31-32
• 3.4.2 金相组织观察32
• 3.4.3 洛氏硬度试验32
• 3.4.4 显微硬度试验32
• 3.4.5 堆焊层成分分析32
• 3.4.6 X射线衍射试验32
• 3.4.7 场发射扫描电镜试验和能谱分析32-33
• 3.4.8 透射电子显微镜33
• 3.4.9 磨粒磨损试验33-34
• 3.4.10 试样磨损后表面形貌的观察34
• 3.5 耐磨堆焊层组织和性能分析实验结果34-39
• 3.5.1 堆焊层成分分析结果34
• 3.5.2 金相组织观察34-35
• 3.5.3 宏观硬度试验结果35
• 3.5.4 显微硬度试验结果35-36
• 3.5.5 X射线衍射试验结果36-38
• 3.5.6 磨粒磨损试验结果38-39
• 3.6 堆焊层的金相组织分析39-48
• 3.6.1 凝固组织39-41
• 3.6.2 初生碳化物41-44
• 3.6.3 共晶碳化物44-46
• 3.6.4 基体组织的判断46-48
• 3.7 碳、铬碳比对堆焊合金层性能的影响48-62
• 3.7.1 碳、铬碳比对堆焊合金层硬度的影响48-50
• 3.7.2 堆焊层耐磨性实验结果分析50-62
• 3.8 本章小结62-64
• 第四章 初生碳化物定向生长的探讨64-74
• 4.1 前言64
• 4.2 实验条件的准备64-65
• 4.3 碳化物定向生长的探讨65-71
• 4.4 初生碳化物、基体、两种定向生长方式与耐磨性能的讨论71-73
• 4.5 本章小结73-74
• 结论74-76
• 参考文献76-80
• 致谢80-81
• 发表论文81

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 马臣;马春力;李慕勤;王正兴;孙昭藩;;CO_2气体保护药芯焊丝喷粉-堆焊层组织及其耐磨性[J];中国表面工程;2012年02期

2 厉晓笑;苟国庆;车小莉;陈辉;;铁路用捣镐表面高铬铸铁堆焊层的组织与性能[J];机械工程材料;2011年01期

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1 陶潘峰;Nb、V、Ti在马氏体不锈钢堆焊层中的作用[D];华中科技大学;2009年

2 韩芳;TiC-VC-Mo_2C颗粒增强铁基耐磨堆焊层组织与性能研究[D];山东大学;2007年

3 张国强;两种新型耐磨堆焊材料及其堆焊金属组织性能研究[D];山东大学;2008年

4 李逢波;低成本高效化堆焊药芯焊丝的研究[D];山东大学;2009年

5 蒋志金;新型耐磨耐热堆焊焊条的研制[D];合肥工业大学;2010年

6 高华;锤柄堆焊对双金属复合锤头界面结合和耐磨性的影响[D];郑州大学;2012年

7 万国力;Fe-Cr-B系耐磨堆焊合金组织与性能研究[D];北京工业大学;2012年

8 董良;灰口铸铁表面等离子喷焊铁基合金层组织与性能研究[D];西华大学;2012年

9 秦昊;Cr_7C_3在磁场作用下取向行为[D];沈阳工业大学;2013年

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本文编号：295368