本文關(guān)鍵詞：水泥擠壓輥堆焊合金與45鋼母材的結(jié)合性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：水泥工業(yè)是現(xiàn)代制造業(yè)的重要分支。水泥生產(chǎn)過(guò)程主要包括礦石的破碎,生料的粉磨、煅燒和熟料的粉磨等工序。在破碎和粉磨過(guò)程中,水泥擠壓輥由于受到高強(qiáng)度的磨粒磨損和周期性的擠壓應(yīng)力,造成耐磨工作層消耗和疲勞破壞,使得擠壓輥提前失效,給企業(yè)造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。因此提高耐磨工作層與鋼輥芯基體金屬的結(jié)合強(qiáng)度對(duì)于提高擠壓輥壽命,降低企業(yè)生產(chǎn)成本具有重要意義。本文采用自保護(hù)藥芯焊絲和熔化極電弧堆焊方法,分別利用5種市售焊絲和6種自制焊絲在45鋼母材上制備了不同類型的堆焊層金屬。5種市售焊絲分別為奧氏體鋼焊絲、含鈮亞共晶高鉻合金鑄鐵焊絲、過(guò)共晶高鉻合金鑄鐵焊絲、含鈮合金鋼1#和2#焊絲;6種自制焊絲為改變高碳鉻鐵含量的過(guò)共析合金鋼焊絲。用自行設(shè)計(jì)的推離試驗(yàn)法獲得了各堆焊層與45鋼母材的結(jié)合強(qiáng)度,分析了每種堆焊層金屬的成分、微觀組織、熔合區(qū)及附近區(qū)域顯微硬度分布特點(diǎn)。用金相顯微鏡和掃描電鏡觀察確定了推離試樣的斷裂位置,分析了斷口特征。試驗(yàn)表明,奧氏體鋼堆焊層與母材的結(jié)合性能最好,結(jié)合強(qiáng)度的平均值達(dá)到314MPa,其堆焊層微觀組織為單相奧氏體枝晶。在兩者界面處,從過(guò)熱區(qū)珠光體上聯(lián)生長(zhǎng)大的奧氏體枝晶與母材金屬結(jié)合良好,其熔合線及附近區(qū)域的顯微硬度較低,均在260HV以下。推離試樣斷裂位置為HAZ粗晶區(qū),呈解理斷裂。過(guò)共晶高鉻合金鑄鐵堆焊層與母材的結(jié)合性能較差,結(jié)合強(qiáng)度平均值只有61 MPa,其堆焊層微觀組織為六邊形及條狀一次碳化物和共晶物混合組織,其顯微硬度值較高,在760HV以上。熔合區(qū)則由珠光體層和斷續(xù)分布的M+A’薄層及奧氏體層組成,其推離試樣斷裂在堆焊層底部,呈脆性斷裂特征。含鈮亞共晶高鉻合金鑄鐵堆焊層的顯微硬度值都在730HV以上。熔合區(qū)是由母材一側(cè)的珠光體層和堆焊層側(cè)的M+A’薄層組成的,其顯微硬度值在400HV~600HV之間。由于其碳化物和基體組織能夠形成較好的相互支撐和保護(hù),故其結(jié)合強(qiáng)度要高于過(guò)共晶高鉻合金鑄鐵堆焊層,達(dá)到125MPa,且推離斷口主要位于堆焊層底部。含鈮合金鋼1#和2#堆焊層的微觀組織均為M+A’鋼基體上彌散分布NbC顆粒,然而1#堆焊層底部有少量奧氏體,2#堆焊層底部則存在晶間網(wǎng)狀合金滲碳體,故1#堆焊層的顯微硬度值要低一些,其堆焊層與母材的結(jié)合性能要好一些,達(dá)到227MPa,而2#堆焊層與母材的結(jié)合強(qiáng)度只有116MPa。兩種焊絲推離試樣的斷口既有熔合區(qū)金屬也有母材HAZ金屬。用改變CrFe含量的自制藥芯焊絲得到的過(guò)共析合金鋼堆焊層與母材的結(jié)合性能都較好,結(jié)合強(qiáng)度均在130 MPa以上,最高達(dá)到225.3MPa。隨著高碳鉻鐵含量的增加,結(jié)合強(qiáng)度先減少后增大。堆焊層的微觀組織由M+A’+NbC轉(zhuǎn)變?yōu)橹饾u增多的A+NbC+(M+A’)。熔合區(qū)微觀組織中的馬氏體不斷減少,奧氏體不斷增多。將六種自制焊絲分別記為CrFe1#~CrFe6#。六種堆焊合金的熔合區(qū)顯微硬度呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。六種堆焊層的顯微硬度也呈現(xiàn)逐漸下降趨勢(shì),但由于CrFe3#、CrFe4#堆焊層中存在大量密集的NbC顆粒,成為影響堆焊層顯微硬度的主要因素,故CrFe3#堆焊層顯微硬度最高,CrFe4#堆焊層次之。從宏觀和微觀斷口分析可知,CrFe1#和CrFe5#推離試樣斷裂面既有母材HAZ金屬,也有熔合區(qū)金屬;CrFe2#推離試樣斷裂主要發(fā)生在熔合區(qū)金屬;CrFe3#~CrFe4#推離試樣斷裂位置主要位于堆焊層底部,屬于脆性斷裂;CrFe6#推離試樣斷口主要在母材HAZ金屬,為典型的解理斷裂。
【關(guān)鍵詞】：結(jié)合性能 推離法 斷口形貌 擠壓輥
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ172.6;TG455
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-23
• 1.1 課題研究背景及意義11
• 1.2 堆焊技術(shù)及堆焊材料11-15
• 1.2.1 堆焊的定義11
• 1.2.2 堆焊技術(shù)的特點(diǎn)11-12
• 1.2.3 堆焊金屬及堆焊方法的分類12-14
• 1.2.4 水泥工業(yè)中耐磨堆焊技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展前景14-15
• 1.3 涂層界面結(jié)合性能的研究現(xiàn)狀15-22
• 1.3.1 涂層界面結(jié)合性能研究的必要性及結(jié)合性能的表征方法15
• 1.3.2 涂層界面結(jié)合強(qiáng)度的幾種測(cè)試方法15-22
• 1.4 本課題研究的內(nèi)容22-23
• 第2章 試驗(yàn)材料、方法及設(shè)備23-29
• 2.1 試驗(yàn)材料23
• 2.2 試驗(yàn)方法及設(shè)備23-29
• 2.2.1 測(cè)試堆焊層與鋼母材結(jié)合性能的推離試驗(yàn)法23-25
• 2.2.2 堆焊方法及設(shè)備25-26
• 2.2.3 堆焊金屬成分分析、金相試樣制備以及堆焊層微觀組織分析26-27
• 2.2.4 焊接接頭的熔合區(qū)及其附近區(qū)域顯微硬度測(cè)試27
• 2.2.5 推離試樣斷裂分析27-29
• 第3章 市售焊絲堆焊合金的成分、微觀組織及其與45鋼母材的結(jié)合性能研究29-47
• 3.1 市售焊絲堆焊合金的成分、微觀組織以及顯微硬度29-36
• 3.1.1 市售焊絲堆焊合金的成分29
• 3.1.2 奧氏體鋼堆焊層微觀組織分析29-31
• 3.1.3 高鉻合金鑄鐵堆焊層微觀組織分析31-33
• 3.1.4 含鈮合金鋼堆焊層微觀組織分析33-35
• 3.1.5 市售焊絲堆焊合金的熔合區(qū)及附近區(qū)域顯微硬度分析35-36
• 3.2 市售焊絲堆焊層與母材的結(jié)合強(qiáng)度及斷裂分析36-45
• 3.2.1 市售焊絲堆焊層與母材結(jié)合強(qiáng)度的測(cè)試結(jié)果36-38
• 3.2.2 市售焊絲堆焊層推離斷裂分析38-45
• 3.2.2.1 奧氏體鋼堆焊層推離斷裂位置及斷口分析38-39
• 3.2.2.2 高鉻合金鑄鐵堆焊層推離斷裂位置及斷口分析39-42
• 3.2.2.3 含鈮合金鋼堆焊層推離斷裂位置及斷口分析42-45
• 3.3 本章小結(jié)45-47
• 第4章 自制焊絲堆焊合金的成分、微觀組織及其與45鋼母材的結(jié)合性能研究47-69
• 4.1 自制焊絲堆焊合金的成分、微觀組織以及顯微硬度47-55
• 4.1.1 自制焊絲堆焊合金的成分47-48
• 4.1.2 自制焊絲堆焊層微觀組織分析48-52
• 4.1.3 自制焊絲堆焊合金的宏觀硬度、熔合區(qū)及附近區(qū)域顯微硬度分析52-55
• 4.2 自制焊絲堆焊層與母材的結(jié)合強(qiáng)度及斷裂分析55-66
• 4.2.1 自制焊絲堆焊層與母材結(jié)合強(qiáng)度的測(cè)試結(jié)果55-56
• 4.2.2 自制焊絲堆焊層推離斷裂位置及斷口分析56-66
• 4.3 本章小結(jié)66-69
• 第5章 結(jié)論69-71
• 參考文獻(xiàn)71-77
• 致謝77

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