【摘要】：高頻感應(yīng)加熱具有工藝簡單,易于操作,生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn),但由于高頻感應(yīng)堆焊層厚度較薄(通常小于2mm),同時(shí)母材對堆焊層稀釋作用降低了堆焊層的硬度和耐磨性,限制了工件的使用壽命。改變堆焊層的碳當(dāng)量和添加碳化鎢顆�？梢栽黾佣押笇拥挠捕燃澳湍バ阅堋５悄壳搬槍@一方面尚無深入和系統(tǒng)的研究。本文首先以加熱時(shí)間、堆焊電流、堆焊熔劑為工藝參數(shù)進(jìn)行正交試驗(yàn),獲得了最優(yōu)堆焊工藝參數(shù)為:電流56A,加熱時(shí)間42s,熔劑添加量14g。以上述工藝參數(shù)進(jìn)行堆焊,獲得了表面質(zhì)量良好、無氣孔及夾渣的冶金結(jié)合良好的堆焊層。在此基礎(chǔ)上,采用優(yōu)化的工藝參數(shù)制備了碳化鎢添加量分別為0%、10%、15%、20%、25%、30%,碳當(dāng)量分別為6.19%、6.76%、7.32%、7.88%、8.45%、9.01%的高頻感應(yīng)堆焊試樣,并對其組織和性能進(jìn)行了系統(tǒng)研究,以期提高堆焊層的耐磨性和使用壽命。通過金相顯微鏡及XRD分析可知堆焊層組織主要為共晶組織、初生碳化物(M_7C_3)、碳化鎢顆粒(WC、W_2C)等,初生碳化物與共晶碳化物均為M_7C_3型碳化物,基體主要由馬氏體、奧氏體等組織組成。根據(jù)堆焊層的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),可將堆焊層分為頂部、中部、底部三部分,頂部為非稀釋層,中部為母材溶解少量稀釋層,底部為母材溶解大量稀釋層。對碳化鎢及碳當(dāng)量對堆焊層組織的影響進(jìn)行了研究,結(jié)果表明:在堆焊層頂部和中部,隨著碳當(dāng)量的增加,堆焊層中的初生碳化物數(shù)量增多,共晶組織逐漸減少,其中基體中馬氏體量增加;隨著碳化鎢含量的增加,頂部組織基本不變。在堆焊層中部組織中出現(xiàn)極少量的碳化鎢顆粒。在堆焊層底部:隨碳當(dāng)量的增加,共晶碳化物增加,基體中馬氏體增多;隨著碳化鎢含量的增加,初生碳化物、共晶碳化物數(shù)量稍微增加,基體種類基本不變,但組織中間存在一定數(shù)量的碳化鎢顆粒,顆粒數(shù)量隨碳化鎢含量增加而基本成比例增加。對堆焊層各部分性能進(jìn)行分析,結(jié)果表明:碳化鎢含量一定時(shí),隨著碳當(dāng)量的增大,堆焊層頂部硬度逐漸增加,斷裂韌性則降低,耐磨性逐漸升高,但達(dá)到8.45%后碳當(dāng)量繼續(xù)增加,耐磨性能降低,是由于隨著碳當(dāng)量的增加,初生碳化物含量過高,組織韌性降低造成的;隨著碳當(dāng)量增加,中部及底部的硬度與耐磨性逐漸增加,但底部相比堆焊層中部增加幅度減少,這是由于靠近底部稀釋作用占主導(dǎo)的原因。因此,碳當(dāng)量增加有利于增加堆焊層的硬度及耐磨性能,但過高的碳當(dāng)量可能不利于堆焊層頂部耐磨性的提高,堆焊層頂部在碳當(dāng)量8.45%時(shí)耐磨性最好,相比碳當(dāng)量6.19%提高了1.89倍。由于碳化鎢顆粒主要沉積在堆焊層底部,僅有個(gè)別顆粒存在于中部,因此碳當(dāng)量一定時(shí),隨著碳化鎢含量的增加,堆焊層頂部的硬度和耐磨性能基本沒有變化;堆焊層中部硬度及耐磨性稍微增加;堆焊層底部的斷裂韌性逐漸降低,硬度及耐磨性隨著碳化鎢含量的增加而快速增加,在碳化鎢含量達(dá)到20%時(shí),堆焊層底部耐磨性能與不加碳化鎢的組織相比,提高4~5倍,當(dāng)其超過含量20%之后,硬度和耐磨性能增加幅度變小。因此從提高底層耐磨性能來說,20%的碳化鎢顆粒基本達(dá)到了理想的效果。綜上所述,對于高鉻鑄鐵高頻堆焊層,采用碳當(dāng)量為8.45%的過共晶高鉻鑄鐵,添加20%的200目的碳化鎢顆粒。在有效控制貴重碳化鎢顆粒添加量的情況下,可以保證高鉻鑄鐵堆焊層頂部中部底部三部分均具有較為理想的硬度和耐磨性能。其整體耐磨性能與碳當(dāng)量6.19%,碳化鎢0%組分的堆焊層相比大幅度提高。
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG455
【圖文】：

高頻感應(yīng)堆焊技術(shù)高頻感應(yīng)堆焊技術(shù)是表面工程技術(shù)中重要的一種改性技術(shù)，通過高頻技術(shù)通�？梢垣@得耐磨、耐蝕等性能良好的工件。高頻感應(yīng)堆焊是利源將具有一定性能的材料涂覆在基體（焊件）表面上，加熱后形成冶一種工藝[15]。這種工藝是采用焊接的方法將填充金屬熔敷到金屬表面寸、或獲得特殊性能的金屬層。.1 高頻感應(yīng)堆焊技術(shù)原理高頻感應(yīng)堆焊技術(shù)起源于 20 世紀(jì) 30 年代，主要應(yīng)用于機(jī)械工件的表-17]。隨著科技的發(fā)展，特別是層出不窮的新材料的不斷應(yīng)用，使得人工程技術(shù)提出了更高的要求，因此大大的拓寬了高頻感應(yīng)堆焊技術(shù)在方面的應(yīng)用。本次試驗(yàn)的高頻感應(yīng)堆焊工藝過程具體為：在母材表面一層自熔性高鉻鑄鐵合金粉末，利用電磁感應(yīng)加熱母材，通過透熱作金粉末使其快速熔化與母材形成冶金結(jié)合。其技術(shù)原理圖如圖 1.1 所示

圖 1.2 Fe-C-Cr 三元合金相圖的液相面投影圖 上 4 個(gè)包共晶點(diǎn) U1，U2，U3，U4共隔出 3 條包晶反應(yīng)投6+γ-Fe 共晶組織的 U1-U2；反應(yīng)產(chǎn)生 M7C3+γ-Fe 共晶組織M3+γ-Fe 共晶組織的 U3-U4；成分點(diǎn)落在 γ-Fe 相區(qū)的合織，初生相為 γ-Fe；成分點(diǎn)落在碳化物相區(qū)的合金凝固生相為碳化物[39-41]，而起抗磨作用的主要是初生碳化物鎢增強(qiáng)高鉻鑄鐵堆焊層的發(fā)展現(xiàn)狀煤炭及冶金等行業(yè)常常因?yàn)樵O(shè)備受到砂礫、礦石等硬質(zhì)機(jī)械設(shè)備的損壞失效[42-46]。因此，工業(yè)生產(chǎn)對強(qiáng)耐磨材傳統(tǒng)單一耐磨材料通常難以滿足礦山等機(jī)械設(shè)備的使用復(fù)合材料進(jìn)行研發(fā)及應(yīng)用。碳化鎢合金材料的硬度比最材料耐磨性能�？紤]添加碳化鎢等高硬材料[42-44]。碳化

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2723426