合金钢表面激光熔覆层的组织与性能研究

发布时间：2017-10-06 10:19

  本文关键词：合金钢表面激光熔覆层的组织与性能研究

  更多相关文章： 激光熔覆 铁基熔覆层 碳化物增强相 耐磨性 抗氧化性能

【摘要】：作为轧机的关键部件,轧辊在轧制板材时受到热、力的循环作用,表面会产生氧化、磨损等失效,严重影响轧钢的质量和生产效率。本文利用激光作熔覆热源,结合原位自生技术,用钛铁、铬铁、钼铁、石墨和纯铁粉作为原始粉末,在轧辊用高铬铸钢表面制备了陶瓷颗粒增强Fe基熔覆层。利用金相显微镜、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、显微硬度计、滑动磨损试验机、箱式电阻炉和高温磨损试验机等测试手段,研究了熔覆层的组织及性能。本文采用在高铬铸钢表面预置粉末的方式进行试验研究。研究了激光加工功率、预置粉末厚度、多道搭接率、正离焦量等参数对熔覆层形状系数和稀释率的影响。结果表明,当采用离焦量15mm、激光加工功率900W、扫描速度5mm/s、预置粉末厚度1.2mm、搭接率为30%时,可以获得形状系数和稀释率都比较合适,与基材结合良好的熔覆层。研究了熔覆粉末成分对熔覆层组织、硬度和常温耐磨性能的影响。用钛铁和石墨制备出TiC增强Fe基熔覆层,熔覆层主要由a-Fe. TiC等物相组成,硬度和耐磨性比基材稍有提高。在钛铁和石墨的基础上加入钼铁或铬铁,能够分别在熔覆层中生成TiC-MoC和TiC+Cr7C3,有效提高熔覆层的硬度和耐磨性。若在钛铁和石墨的基础上同时加入钼铁和铬铁,熔覆层中生成了TiC、MoC、Cr7C3三种碳化物,当钼铁和铬铁在熔覆粉末中的质量分数各为15%时,熔覆层的硬度和耐磨性最佳,分别为基材的2倍和5倍。系统研究了熔覆粉末中铬铁、钼铁含量对熔覆层高温抗氧化性和高温磨损性能的影响。含Cr元素的熔覆层能够在表面形成致密的Cr203氧化膜；Mo元素能够提高熔覆层基体的热稳定性并能够改善氧化膜和熔覆层的结合强度,两种元素的加入都有利于提高熔覆层的高温抗氧化性。在提高高温磨损性能方面,Mo元素作用较大,单独加入Cr元素则作用有限。当钼铁、铬铁质量分数各为15%时,600℃和800℃氧化增重都仅为基材的1/2,600℃高温磨损失重仅为基材的1/20。
【关键词】：激光熔覆 铁基熔覆层 碳化物增强相 耐磨性 抗氧化性能
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG174.4;TG333.17
【目录】：

• 摘要11-12
• ABSTRACT12-14
• 第1章 绪论14-26
• 1.1 课题研究背景14-15
• 1.2 轧辊表面处理技术进展15-18
• 1.2.1 轧辊表面强化传统方法15-16
• 1.2.2 轧辊表面激光改性技术16-18
• 1.3 激光熔覆技术研究现状18-23
• 1.3.1 激光熔覆材料18-21
• 1.3.2 陶瓷颗粒增强金属基激光熔覆层21-22
• 1.3.3 熔覆层增强相22-23
• 1.4 合金钢的耐磨性和高温性能23-24
• 1.5 研究目的和主要内容24-26
• 1.5.1 研究目的24
• 1.5.2 研究内容24-26
• 第2章 试验材料与方法26-36
• 2.1 试验材料26-28
• 2.1.1 基体材料26-27
• 2.1.2 熔覆材料27-28
• 2.2 试验方法与设备28-36
• 2.2.1 熔覆层的制备28-32
• 2.2.2 组织和硬度测试32-33
• 2.2.3 磨损性能测试33-34
• 2.2.4 高温抗氧化性能测试34-36
• 第3章 激光熔覆层的成形及微观组织36-56
• 3.1 工艺参数对熔覆层成形的影响36-42
• 3.1.1 离焦量36-38
• 3.1.2 激光功率38-39
• 3.1.3 预置粉末厚度39-40
• 3.1.4 搭接率40-42
• 3.2 熔覆层的微观组织42-55
• 3.2.1 钛型合金熔覆层的微观组织42-46
• 3.2.2 钛钼型合金熔覆层的微观组织46-49
• 3.2.3 钛铬型合金熔覆层的微观组织49-52
• 3.2.4 钛钼铬型合金熔覆层的微观组织52-55
• 3.3 本章小结55-56
• 第4章 激光熔覆层的硬度及耐磨性56-74
• 4.1 熔覆层的硬度56-62
• 4.1.1 熔覆层的硬度分布56-58
• 4.1.2 合金粉末成分对硬度的影响58-62
• 4.2 熔覆层的常温耐磨性能62-69
• 4.2.1 熔覆层的磨损失重曲线62-63
• 4.2.2 合金成分对熔覆层耐磨性的影响63-65
• 4.2.3 熔覆层磨痕形貌和磨损机制分析65-69
• 4.3 熔覆层的高温耐磨性69-73
• 4.3.1 熔覆层的高温摩擦系数69-71
• 4.3.2 熔覆层的高温耐磨性分析71-73
• 4.4 本章小结73-74
• 第5章 激光熔覆层的高温抗氧化性能74-92
• 5.1 熔覆层高温氧化动力学74-77
• 5.1.1 600℃氧化动力学曲线74-76
• 5.1.2 800℃氧化动力学曲线76-77
• 5.2 熔覆层高温氧化表面的表征77-86
• 5.2.1 熔覆层表面物相分析77-79
• 5.2.2 熔覆层表面形貌及成分分析79-86
• 5.3 熔覆层高温氧化性分析86-90
• 5.3.1 氧化动力学分析86-88
• 5.3.2 合金成分的影响88-90
• 5.4 本章小结90-92
• 第6章 结论92-94
• 参考文献94-100
• 致谢100-101
• 附件101

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 ;带有覆层的制品[J];电镀与涂饰;1999年03期

2 高卫东;新型覆层材料[J];国外油田工程;2001年09期

3 陆岩;清洗在覆层钢生产中的重要性[J];轧钢;2002年05期

4 杨俊茹;张悦刊;刘福田;黄巍岭;李兆前;;硬质覆层材料覆层厚度收缩规律试验研究[J];山东科技大学学报(自然科学版);2006年02期

5 程键;陈晖;何苗;汪选国;;氩弧熔敷耐磨覆层实验研究[J];热加工工艺;2010年24期

6 ;用带覆层的玻璃珠吸附含汞气体[J];环境与可持续发展;1980年20期

7 Werner H. Guehring ,宋植堤;测量覆层厚度的最新技术和仪器(一)(译文)[J];材料保护;1982年02期

8 陆岩;日本汽车用钢板覆层技术的发展现状[J];钢铁研究学报;1992年04期

9 ;表面功能性覆层技术被列为90年代机械工业关键技术[J];材料保护;1994年04期

10 赵文轸;用覆层法强化钢材表面的耐冲蚀性[J];机械科学与技术;1996年06期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 周惠敏;曹勇;徐大勇;孙传胜;翟延飞;张绍强;刘逸舟;;炼铁、焦化节能减排新技术-高效蓄热体覆层技术[A];2012年全国炼铁生产技术会议暨炼铁学术年会文集（上）[C];2012年

2 谢志雄;董仕节;;Cr12MoV钢TD处理的组织和性能[A];湖北省第十届热处理年会论文集[C];2006年

3 董飞;刘福田;刘元新;马振珠;;液相烧结三元硼化物硬质合金覆层材料的特性[A];《硅酸盐学报》创刊50周年暨中国硅酸盐学会2007年学术年会论文集（一）[C];2007年

4 许晓静;陆树显;姜玉杰;曹进琪;;钢、钛基材上火焰喷焊Ni基耐磨覆层的比较[A];第九次全国热处理大会论文集（二）[C];2007年

5 郭榕;;高增益异向介质覆层天线设计[A];2009年全国天线年会论文集（上）[C];2009年

6 刘涛;曹祥玉;余侃民;;改善带宽的一维EBG介质板天线覆层结构[A];2009年全国天线年会论文集（上）[C];2009年

7 张良界;杨闽红;;Cr_(12)MoV模具的熔盐碳化物覆层技术[A];湖北省第九届热处理年会论文集[C];2004年

8 谭康;梁昌洪;朱诚;张伟;;基于EBG的紧致型吸波覆层波导测试研究[A];2009年全国微波毫米波会议论文集（下册）[C];2009年

9 刘涛;曹祥玉;;基于一维EBG各向异性介质覆层天线的研究[A];2009年全国微波毫米波会议论文集（上册）[C];2009年

10 李广收;于桂兰;;脉冲SH波在单侧接触覆层介质中的传播[A];第十二届全国结构工程学术会议论文集第Ⅰ册[C];2003年

中国重要报纸全文数据库 前7条

1 周惠敏　李亮 刘常富 张绍强;高辐射覆层材料对耐材性能的影响[N];中国建材报;2013年

2 罗华国 孙传胜 曹勇 徐大勇;高效蓄热体覆层技术为炼铁焦化节能减排提供新途径[N];中国冶金报;2012年

3 本报记者 罗华国 通讯员 张绍强;高辐射覆层技术的节能测定有了行业标准[N];中国冶金报;2014年

4 通讯员 李亮 记者 罗华国;高辐射覆层技术为焦炉节能减排提供新途径[N];中国冶金报;2012年

5 记者 罗华国 通迅员 张绍强;高辐射覆层技术列入国家重点节能技术推广目录[N];中国冶金报;2014年

6 记者 罗华国;院士建议钢铁行业推广高辐射覆层技术[N];中国冶金报;2007年

7 孙传胜;辐射传热研究的创新应用[N];世界金属导报;2011年

中国博士学位论文全文数据库 前6条

1 黄巍岭;金属陶瓷硬质覆层材料的应用基础研究[D];山东大学;2008年

2 杨俊茹;金属陶瓷硬质覆层零件设计理论及其可靠性研究[D];山东大学;2006年

3 周小平;真空粉末烧结法在模具钢表面制备的硬质覆层的组织和性能[D];武汉理工大学;2006年

4 刘秀娟;模具钢表面TD法制备碳化钒覆层的研究[D];武汉理工大学;2007年

5 高亚男;不锈钢/碳钢覆层钢筋轧制理论及实验研究[D];燕山大学;2012年

6 张晓东;齿类件激光再制造及性能提升方法研究[D];哈尔滨工程大学;2012年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 薄海;合金钢表面激光熔覆层的组织与性能研究[D];山东大学;2015年

2 李福民;熔渣法钢铁材料表面硼化铬覆层的研究[D];河北理工学院;2001年

3 周兴华;模具钢表面制备金属陶瓷覆层的组织性能研究[D];武汉理工大学;2009年

4 李志海;微球覆层厚度无损测定方法研究[D];重庆大学;2005年

5 徐德鑫;热作模具材料粉末填埋法制备耐热覆层的探究[D];武汉理工大学;2014年

6 毛星;H13钢耐磨减摩激光熔覆层材料及再制造研究[D];武汉理工大学;2014年

7 刘洋;氩弧熔覆制备TiB_2基高温陶瓷涂层的性能研究[D];哈尔滨工业大学;2011年

8 石泉;测量微球覆层厚度的X射线法[D];重庆大学;2008年

9 杨连斌;激光原位合成Ni/Al系金属间化合物覆层及其性能研究[D];西北师范大学;2011年

10 谢志雄;模具表面TD处理被覆碳化钒层的研究[D];武汉科技大学;2005年

，

本文编号：982234