發(fā)布時間：2020-04-26 11:10

【摘要】：閥門的密封面因為工作在惡劣工況環(huán)境中而受損,給國家或企業(yè)帶來了極大的經濟損失。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,通常加入某些強化元素,在堆焊時形成強化相或者改變熔池結晶方式從而組織發(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、成形美觀且易于實現自動化的特點,近年研究熱點逐漸由激光熔覆鈷基合金轉向等離子堆焊技術上。目前國內已經對等離子堆焊鈷基合金做了大量的研究并且成果顯著,同時添加強化物熔覆鈷基合金的研究重點也主要集中在增添Ti、W、Hf、Te等元素及VN、WC、SiC等陶瓷顆粒。SiC具有價格低、易于制備等優(yōu)點,是一種比較理想的鈷基合金強化材料。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,加入不同質量分數的SiC對其等離子堆焊層的組織性能進行了研究。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)和表面細晶區(qū),各區(qū)組織形狀較為明顯。加入6%SiC時的組織排列較有規(guī)律性,細小枝晶明顯,而當SiC含量達到12%時堆焊層整體晶粒粗化嚴重,甚至出現熱裂紋。堆焊層由γ-Co固溶體和γ-Co固溶體與碳化物M7C3(M=Cr、W、Fe)形成的共晶組織構成。向Stellite 6添加SiC后,堆焊層組織細密,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)、近表面細小等軸晶區(qū)。在9%SiC的涂層中發(fā)現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對其耐磨性、抗沖擊性能有一定影響。當SiC含量增加到12%時組織已經粗化嚴重,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,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,但大致都指向外表面。加入6%的SiC時,又出現了許多塊狀組織,且生長方向不固定。當SiC含量增加至9%時,界面至表面大致為熔合區(qū)平面晶區(qū)、胞狀晶區(qū)、細長的柱狀樹枝晶區(qū)和近表面細晶區(qū)。加入12%SiC時,表面細晶區(qū)范圍變窄而熱影響區(qū)并未出現耐蝕性嚴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,對涂層的強化起著重要作用。T-400合金在加入6%SiC時形成塊狀組織表現出優(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時表現出優(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表現出最差的耐磨性及硬度,Stellite F粉末添加6%SiC時也表現出優(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

本次試驗基材是３０４不銹鋼。它具有較高的塑性、幵性和機械強度，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逡逑試驗所用鋼板尺寸為１００ｘ６０ｘ１２，先對樣板進行表面除銹處理，用角磨機和逡逑砂紙磨平，試驗開始前，用酒精清洗，吹干。逡逑２．１．２堆焊材料逡逑試驗使用Ｓｔｅｌｌｉｔｅ６、ＳｔｅｌｌｉｔｅＦ、Ｔ－４００三種鈷基合金。在此基礎上，向其中各逡逑加入不同含量碳化硅顆粒組成復合堆焊材料。本文中加入的ＳｉＣ顆粒粒度為１００逡逑目。合金粉末化學成分見表２．２。逡逑９逡逑
【學位授予單位】：山東大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG455

【參考文獻】

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本文編號：2641436