【摘要】：閥門的密封面因?yàn)楣ぷ髟趷毫庸r環(huán)境中而受損,給國家或企業(yè)帶來了極大的經(jīng)濟(jì)損失。鈷基合金具有優(yōu)良的耐蝕性和高溫性能,常被堆焊在工件表面形成堆焊層增強(qiáng)耐磨性耐腐蝕性等以延長使用壽命。為研制綜合性能更為優(yōu)異的合金,通常加入某些強(qiáng)化元素,在堆焊時(shí)形成強(qiáng)化相或者改變?nèi)鄢亟Y(jié)晶方式從而組織發(fā)生改變,合金性能亦隨之改變。鑒于等離子堆焊具有高效率、成形美觀且易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的特點(diǎn),近年研究熱點(diǎn)逐漸由激光熔覆鈷基合金轉(zhuǎn)向等離子堆焊技術(shù)上。目前國內(nèi)已經(jīng)對等離子堆焊鈷基合金做了大量的研究并且成果顯著,同時(shí)添加強(qiáng)化物熔覆鈷基合金的研究重點(diǎn)也主要集中在增添Ti、W、Hf、Te等元素及VN、WC、SiC等陶瓷顆粒。SiC具有價(jià)格低、易于制備等優(yōu)點(diǎn),是一種比較理想的鈷基合金強(qiáng)化材料。本文以304不銹鋼為基體,選用Co-Cr-W系(Stellite 6)、Co-Cr-Ni系(StelliteF)、Co-Mo-Cr系(T-400)合金粉末,加入不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的SiC對其等離子堆焊層的組織性能進(jìn)行了研究。SiC的添加影響了晶體的生長,改變了堆焊層的組織及性能。向StelliteF加入SiC后,堆焊層界面至表面大致可分為熔合區(qū)平面晶區(qū)、胞狀晶區(qū)、柱狀樹枝晶區(qū)、雜亂樹枝晶區(qū)和表面細(xì)晶區(qū),各區(qū)組織形狀較為明顯。加入6%SiC時(shí)的組織排列較有規(guī)律性,細(xì)小枝晶明顯,而當(dāng)SiC含量達(dá)到12%時(shí)堆焊層整體晶粒粗化嚴(yán)重,甚至出現(xiàn)熱裂紋。堆焊層由γ-Co固溶體和γ-Co固溶體與碳化物M7C3(M=Cr、W、Fe)形成的共晶組織構(gòu)成。向Stellite 6添加SiC后,堆焊層組織細(xì)密,熔合區(qū)明顯可見。熔合區(qū)往上大致分為胞狀晶區(qū)、柱狀晶區(qū)、近表面細(xì)小等軸晶區(qū)。在9%SiC的涂層中發(fā)現(xiàn)堆焊層近表面和基體界面組織形狀呈彌散蠕狀分布,這種組織分布情況可能會(huì)對其耐磨性、抗沖擊性能有一定影響。當(dāng)SiC含量增加到12%時(shí)組織已經(jīng)粗化嚴(yán)重,堆焊層主要有γ-Co、Cr3Co5Si2及多種碳化物組成。向T-400中添加3%SiC時(shí),白亮帶(即熔合區(qū))胞狀晶區(qū)較為狹窄,晶體生長方向雖有交錯(cuò),但大致都指向外表面。加入6%的SiC時(shí),又出現(xiàn)了許多塊狀組織,且生長方向不固定。當(dāng)SiC含量增加至9%時(shí),界面至表面大致為熔合區(qū)平面晶區(qū)、胞狀晶區(qū)、細(xì)長的柱狀樹枝晶區(qū)和近表面細(xì)晶區(qū)。加入12%SiC時(shí),表面細(xì)晶區(qū)范圍變窄而熱影響區(qū)并未出現(xiàn)耐蝕性嚴(yán)重下降或晶粒粗化等情況。涂層形成了以γ-Co固溶體為主體及其多種碳化物硅化物共晶組成,對涂層的強(qiáng)化起著重要作用。T-400合金在加入6%SiC時(shí)形成塊狀組織表現(xiàn)出優(yōu)異的硬度和常溫及高溫耐磨性,對Stellite 6的影響不大,Stellite F粉末添加6%SiC時(shí)表現(xiàn)出優(yōu)異的常溫耐磨性。12%SiC堆焊層組織晶粒粗大,性能變差。SiC對T-400堆焊層的影響較為顯著,添加后的硬度和耐磨性都高于Stellite 6和Stellite F合金,Stellite F表現(xiàn)出最差的耐磨性及硬度,Stellite F粉末添加6%SiC時(shí)也表現(xiàn)出優(yōu)異的常溫耐磨性。
【圖文】：

圖１．１粉末等離子堆焊示意圖逡逑

本次試驗(yàn)基材是３０４不銹鋼。它具有較高的塑性、幵性和機(jī)械強(qiáng)度，耐酸、逡逑堿性氣體及溶液的腐蝕，性能優(yōu)異，被廣泛用于化工、機(jī)械、建材和醫(yī)療器具等逡逑行業(yè)。表２．１為３０４鋼的成分組成，圖２．１是金相顯微鏡下的微觀組織。逡逑表２．１邐３０４不銹鋼的化學(xué)成分（ｗｔ．％）逡逑Ｔａｂ邋２．１邋Ｃｈｅｍｉｃａｌ邋ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ邋ｏｆ邋３０４邋ｓｔｅｅｌ邋（ｗｔ％）逡逑元素邋Ｃ邐Ｓｉ邐Ｍｎ邐Ｐ邐Ｓ邐Ｃｒ邐Ｎｉ邐Ｎ逡逑含量邐０．０３２邐０．３６邐１．２５邐０．０３９邐０．０３邐１８．１３邐８．０５邐０．０６６逡逑圖２．１邋３０４鋼的顯微組織逡逑Ｆｉｇ．邋２．１邋Ｍｉｃｒｏ－ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｏｆ邋３０４邋ｓｔｅｅｌ逡逑試驗(yàn)所用鋼板尺寸為１００ｘ６０ｘ１２，先對樣板進(jìn)行表面除銹處理，用角磨機(jī)和逡逑砂紙磨平，試驗(yàn)開始前，用酒精清洗，吹干。逡逑２．１．２堆焊材料逡逑試驗(yàn)使用Ｓｔｅｌｌｉｔｅ６、ＳｔｅｌｌｉｔｅＦ、Ｔ－４００三種鈷基合金。在此基礎(chǔ)上，向其中各逡逑加入不同含量碳化硅顆粒組成復(fù)合堆焊材料。本文中加入的ＳｉＣ顆粒粒度為１００逡逑目。合金粉末化學(xué)成分見表２．２。逡逑９逡逑
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG455

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2641436