【摘要】：高溫摩擦磨損是很多關(guān)鍵設(shè)備、零部件等高溫運(yùn)行時(shí)需要面對(duì)的問題,過早會(huì)的損壞會(huì)影響設(shè)備的安全有效運(yùn)行,采用高溫耐磨層對(duì)關(guān)鍵部位進(jìn)行防護(hù),能夠部分解決此問題。然而,耐磨層的高溫穩(wěn)定性對(duì)于選材非常重要。本文采用等離子弧堆焊和手工電弧堆焊工藝,在304不銹鋼表面分別制備了Stellite 6合金粉末堆焊層和Stellite 6焊條堆焊層,對(duì)熔覆層進(jìn)行了700℃最長1000 h的高溫?zé)釙r(shí)效處理。兩種材料的熱力學(xué)過程首先采用JmatPro進(jìn)行了預(yù)測。采用光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡、能譜和XRD對(duì)焊態(tài)和熱時(shí)效態(tài)熔敷金屬的微觀組織及其演變過程進(jìn)行了分析,并對(duì)熔敷金屬的室溫、600℃、700℃和800℃的硬度進(jìn)行了測試,通過滑動(dòng)摩擦試驗(yàn),對(duì)熔敷金屬進(jìn)行了耐磨性能的評(píng)估,并分析了微觀組織演變規(guī)律及其對(duì)力學(xué)性能的影響。雖然同是Stellite 6合金,但兩者的C含量不同�；贘matPro,對(duì)兩種合金體系的組織演變過程進(jìn)行了預(yù)測,發(fā)現(xiàn)兩種合金從液態(tài)凝固至室溫時(shí),相組成以γ-Co為主,含量占一半以上。無論是室溫還是600~800℃,Stellite 6粉末中的碳化物含量明顯高于Stellite 6焊條。同時(shí),升溫會(huì)促使γ-Co→ε-Co的轉(zhuǎn)變。金相表征結(jié)果表明,Stellite 6堆焊層的微觀組織具有典型的樹枝晶特征,初生相主要由富Co的固溶體和富Cr碳化物的共晶相組成,共晶相分布在枝晶間。在熱老化階段,逐漸發(fā)生γ-Co→?-Co和M7C3→M23C6的相轉(zhuǎn)變,細(xì)小顆粒狀M23C6會(huì)在Co基上逐漸析出,且?-Co的層錯(cuò)上,也容易析出了條狀分布的M23C6。Stellite6粉末堆焊層的馬氏體轉(zhuǎn)變較焊條堆焊層明顯。硬度表征結(jié)果表明,Stellite 6合金堆焊層能顯著提高了基體的硬度。隨著環(huán)境溫度的升高,堆焊層的硬度下降,在600~800℃范圍內(nèi),硬度下降約20%,同時(shí)在高溫階段,硬度表現(xiàn)出一定的穩(wěn)定性。高溫?zé)釙r(shí)效對(duì)提高熔覆層的室溫硬度有利,但不利于高溫硬度,可能與高溫階段固溶相中的碳化物重新溶解有關(guān)。采用等離子弧堆焊技術(shù)制備的Stellite 6粉末堆焊層,在本文的試驗(yàn)條件下,硬度值均稍高于Stellite 6焊條手工電弧堆焊層。同時(shí),Stellite 6粉末堆焊層的耐磨性能明顯優(yōu)于Stellite 6焊條手工電弧堆焊層,并表現(xiàn)出更好的高溫穩(wěn)定性。 【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG156.92;TG455

【圖文】：

圖 1 熔覆層的微觀組織（a）GTA 和（b）PTA 及硬度分布（c）[42]Fig.1 Microstructure of the deposition by GTA(a) and PTA(b), and hardness distribution (c).Serkan Apay 等人[43]采用激光工藝，以直徑 0.7 mm 的 Stellite 6 焊絲為熔覆材料，在 AISI1015 鋼上制備了堆焊層，并對(duì)熔覆層的焊態(tài)微觀組織、力學(xué)性能進(jìn)行了表征。結(jié)果表明，Stellite6 與 1015 低碳鋼有良好的結(jié)合性，熔覆層只要以細(xì)長的枝晶結(jié)構(gòu)為主，其組成為 γ-Co 固溶相和 M7C3+Co 固溶相的亞共晶組織，，如圖 2 所示。M7C3+Co 固溶相的共晶組織是凝固過程中的一般產(chǎn)物，當(dāng)焊接速度下降（或冷卻速度下降），該組織更加明顯。硬度和摩擦試驗(yàn)均在室溫下進(jìn)行。硬度表征結(jié)果表明，熔覆層的顯微硬度 417HV0.1遠(yuǎn)高于母材的硬度 167HV0.1，如圖 所示。不光是因?yàn)槿鄹矊又行纬闪宋⒚准?jí)的 Cr7C3，還因?yàn)楣倘芟嘀形龀隽思{米級(jí)的細(xì)小顆粒。摩擦磨損試驗(yàn)結(jié)果表明，磨損量隨載荷、摩擦距離的增加以及硬度值的降低而升高。在磨損軌道上發(fā)現(xiàn)了開裂現(xiàn)象，認(rèn)為是因?yàn)樘蓟锏扔泊嘞嘣斐傻摹?

表征結(jié)果表明，熔覆層的顯微硬度 417HV0.1遠(yuǎn)高于母材的硬度 167HV0.1，如圖 3所示。不光是因?yàn)槿鄹矊又行纬闪宋⒚准?jí)的 Cr7C3，還因?yàn)楣倘芟嘀形龀隽思{米級(jí)的細(xì)小顆粒。摩擦磨損試驗(yàn)結(jié)果表明，磨損量隨載荷、摩擦距離的增加以及硬度值的降低而升高。在磨損軌道上發(fā)現(xiàn)了開裂現(xiàn)象，認(rèn)為是因?yàn)樘蓟锏扔泊嘞嘣斐傻摹?

【參考文獻(xiàn)】

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1 朱凱;闕梅福;朱治愿;戴安倫;陳惠;牛文明;;司太立合金等離子弧堆焊工藝參數(shù)對(duì)焊層稀釋率的影響[J];焊接技術(shù);2014年09期

2 袁力;;三菱700MW機(jī)組鍋爐燃燒器噴嘴的磨損分析及改進(jìn)[J];鍋爐技術(shù);2009年04期

3 湯文博;孫玉福;汪喜和;陳永;牛濟(jì)泰;;熔劑對(duì)高頻熔敷Cr13Ni2B耐磨層工藝性能的影響[J];機(jī)械工程材料;2006年10期

4 邵衛(wèi)東;嚴(yán)彪;毛彭齡;;新型鈷基高溫合金的組織結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能[J];上海有色金屬;2005年04期

5 耿慧遠(yuǎn),李言祥;Ni_3Al金屬間化合物的激光控制反應(yīng)合成與表面熔敷[J];天津工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2003年05期

6 王紅英,程志國,趙昆,董祖玨;新型等離子弧粉末堆焊機(jī)理[J];焊接學(xué)報(bào);2002年02期

7 朱子新,徐濱士,徐向陽,杜則裕;電站鍋爐管道高溫沖蝕磨損和涂層防護(hù)技術(shù)[J];中國電力;2001年12期

8 李劍鋒,黃靜琪,丁傳賢;等離子噴涂Cr_3C_2-NiCr及其表面化學(xué)鍍Ni涂層的摩擦學(xué)特性[J];無機(jī)材料學(xué)報(bào);2001年01期

9 熊黨生;氧化物的潤滑作用[J];材料導(dǎo)報(bào);1998年05期

10 張延生 ,鐘祖桂;高溫合金氬弧焊時(shí)冶金及工藝因素對(duì)形成熱裂紋的影響[J];航空材料;1981年03期

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1 李俊;工藝條件對(duì)高鉻鑄鐵凝固組織及腐蝕行為的影響[D];西安建筑科技大學(xué);2007年

2 史勝鳳;醫(yī)用鈷基合金的組織結(jié)構(gòu)及耐腐蝕性能[D];浙江大學(xué);2006年

本文編號(hào)：2712299