碳弧堆焊原位合成颗粒增强Fe-05合金涂层的组织、硬度及耐磨性研究

发布时间：2021-06-06 14:24

　　采用碳弧堆焊技术,通过改变堆焊电流,在16Mn基材表面堆焊Fe-05合金粉块,制备具有原位生成增强相的铁基合金涂层。分析不同堆焊电流对堆焊层显微组织、硬度和耐磨性的影响。结果表明,涂层主要由基体α-（Fe,Cr）固溶体和原位合成的（Fe,Cr）₇C₃、Cr₂₃C₆、Cr₇C₃、Fe₂B、Fe₃B及Cr Fe B等硬质相组成。从堆焊表面到基材,显微硬度总体呈下降趋势,随着堆焊电流的增加,涂层的显微硬度明显增高。涂层耐磨性随堆焊电流的增加呈先上升后下降的趋势,堆焊电流为250 A时的涂层耐磨性最高,堆焊电流为270 A时的涂层耐磨性最低。 

【文章来源】：热加工工艺. 2020,49(20)北大核心

【文章页数】：4 页

【部分图文】：

不同堆焊电流下合金涂层和基材结合界面的显微组织

图3为2#试样堆焊层的X射线衍射图。由图可知，涂层中可能存在的物相主要有α-（Fe,Cr）、（Fe,Cr)7C3、Cr23C6、Cr7C3、Fe2B、Fe3B、Cr Fe B等相，对应涂层显微组织中的黑色组织为基体α-（Fe,Cr）固溶体，白色物相主要为原位合成的（Fe,Cr)7C3、Cr23C6、Cr7C3、Fe2B、Fe3B及Cr Fe B等，这些都是组织中的硬质相。2.3 堆焊层显微硬度与耐磨性分析

图2分别为不同堆焊电流下1区（a-1#,a-2#,a-3#）、2区（b-1#,b-2#,b-3#）及近表层（c-1#,c-2#,c-3#）的显微组织形貌。由图2可知，1区的白色物相数量明显少于其他区域，这是由于在堆焊过程中，近熔合线处都有一定数量的基体熔化，熔化了的基体与堆焊金属相混合，因稀释作用而引起成分发生变化，从而导致该区域组织也发生变化。另外，由图还可以看出，电流不同的同一区域显微组织形态不同：230A的涂层中1区（a-1#）白色物相形态主要为较粗大的块状和粒状；250A时1区（a-2#）白色物相形态大部分呈菊花状和粒状，且组织细小；270 A时1区（a-3#）有条块状碳化物出现，并且组织比较粗大。230 A电流下2区（b-1#）中白色物相的数量较少，且基本呈等轴的六边形块状。而随着电流的增加（250A），白色物相的数量开始增多，形态也转变为较细的六边形块状。当电流继续增加到270A时（b-3#），该区域白色物相变成了粗大的条块状，且呈密集的类似网状分布。白色物相随电流增加，数量和尺寸增加的原因可能是在堆焊过程中，随着电流的增加、热输入增加，在相同的冷却速度条件下，电流大的涂层高温停留时间较长，所以从液相中首先析出的初生碳化物等物相也较多，晶粒也较粗大。近表层（c-1#,c-2#,c-3#）的显微组织随着距熔合线距离的增加，温度梯度减小、冷却速度增加及向自由空间散热，导致组织明显比2区组织粗大，以电流为230 A(c-1#）和270 A(c-3#）的区域组织变化最为明显，尤其是堆焊电流为230A时（c-1#），该区域的白色物相由较细小的等轴状变为粗大的条块状。2.2 堆焊层物相分析

【参考文献】：
期刊论文
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[3]我国堆焊技术的发展及其在基础工业中的应用现状[J]. 单际国,董祖珏,徐滨士.  中国表面工程. 2002(04)
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[5]Fe-05耐磨合金粉块碳弧堆焊技术的应用[J]. 王润之,金毓洲.  煤矿机械. 1987(04)

博士论文
[1]Fe-Cr-C-X堆焊合金显微组织演变及其耐磨性[D]. 周野飞.燕山大学 2013



本文编号：3214560