發(fā)布時間：2020-06-14 04:48

【摘要】：高溫摩擦磨損是很多關(guān)鍵設(shè)備、零部件等高溫運行時需要面對的問題,過早會的損壞會影響設(shè)備的安全有效運行,采用高溫耐磨層對關(guān)鍵部位進行防護,能夠部分解決此問題。然而,耐磨層的高溫穩(wěn)定性對于選材非常重要。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,對熔覆層進行了700℃最長1000 h的高溫熱時效處理。兩種材料的熱力學過程首先采用JmatPro進行了預(yù)測。采用光學顯微鏡、掃描電鏡、能譜和XRD對焊態(tài)和熱時效態(tài)熔敷金屬的微觀組織及其演變過程進行了分析,并對熔敷金屬的室溫、600℃、700℃和800℃的硬度進行了測試,通過滑動摩擦試驗,對熔敷金屬進行了耐磨性能的評估,并分析了微觀組織演變規(guī)律及其對力學性能的影響。雖然同是Stellite 6合金,但兩者的C含量不同�；贘matPro,對兩種合金體系的組織演變過程進行了預(yù)測,發(fā)現(xiàn)兩種合金從液態(tài)凝固至室溫時,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,升溫會促使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,細小顆粒狀M23C6會在Co基上逐漸析出,且?-Co的層錯上,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%,同時在高溫階段,硬度表現(xiàn)出一定的穩(wěn)定性。高溫熱時效對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,在本文的試驗條件下,硬度值均稍高于Stellite 6焊條手工電弧堆焊層。同時,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。 【學位授予單位】：上海交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：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，并對熔覆層的焊態(tài)微觀組織、力學性能進行了表征。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。硬度和摩擦試驗均在室溫下進行。硬度表征結(jié)果表明，熔覆層的顯微硬度 417HV0.1遠高于母材的硬度 167HV0.1，如圖 所示。不光是因為熔覆層中形成了微米級的 Cr7C3，還因為固溶相中析出了納米級的細小顆粒。摩擦磨損試驗結(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，認為是因為碳化物等硬脆相造成的。

表征結(jié)果表明，熔覆層的顯微硬度 417HV0.1遠高于母材的硬度 167HV0.1，如圖 3所示。不光是因為熔覆層中形成了微米級的 Cr7C3，還因為固溶相中析出了納米級的細小顆粒。摩擦磨損試驗結(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，認為是因為碳化物等硬脆相造成的。

【參考文獻】

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本文編號：2712299