堆焊技術(shù)作為一種常用的表面修復(fù)方法,可以對磨損件進(jìn)行再生,延長設(shè)備的使用年限,這對資源的節(jié)約具有重要的意義。本文以傳統(tǒng)的Fe-Cr-C堆焊合金體系為基礎(chǔ),設(shè)計(jì)了Fe-Cr-N-Nb、Fe-Cr-N-W、Fe-Cr-N-Nb-W三種堆焊合金體系。采用自保護(hù)明弧堆焊法制備堆焊層,研究N、Nb、W三種元素對堆焊層組織和性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下:(1)在Fe-Cr-N-Nb系堆焊合金中,生成了Nb的碳氮化物硬質(zhì)相,彌散分布在基體中。耐磨性實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,堆焊層中添加適量的Nb元素和N元素可改善Fe-Cr-N-Nb系堆焊合金的耐磨性,其耐磨性與硬質(zhì)相的數(shù)量及分布有關(guān)。當(dāng)藥芯焊絲中N元素的添加量為3wt.%,Nb元素的添加量為10wt.%時(shí),堆焊層硬度最高,硬度為HRC58.4,耐磨損能力最佳,磨損失重為0.173g。(2)在Fe-Cr-N-W系堆焊合金中,生成了Fe_3W_3C、Fe_6W_6C、M_7C_3等共晶化合物和少量的初生硬質(zhì)相W_2N。當(dāng)藥芯焊絲中W元素的添加量為16wt.%時(shí),堆焊層的硬度為HRC51.2,堆焊層的耐磨損性能最好,磨損失重為0.208g。(3)在Fe-Cr-N-Nb-W系堆焊合金中,隨著W含量的增加,W元素與Fe、C反應(yīng)生成WC、Fe_7W_6、Fe_3W_3C;Nb與C、N反應(yīng)生成Nb_2C、NbC、NbN等碳氮化物。耐磨性試驗(yàn)表明:鈮的碳氮化物和鎢的共晶化合物以及基體中細(xì)小的析出相使磨粒嵌入堆焊層表面的阻力增大,基體和硬質(zhì)相良好的匹配有效地阻礙了磨粒對堆焊層的顯微切削磨損。綜上所述,N、Nb、W三種合金元素能夠分別在Fe-Cr-N-Nb-W系堆焊合金中生成不同的碳氮化物質(zhì)點(diǎn)和共晶化合物,它們分布在基體中與基體組織相互配合,能夠顯著的提高堆焊合金的硬度和耐磨損性能。
【學(xué)位單位】：沈陽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TG455
【部分圖文】：

圖 2.1 母材Fig. 2.1 Parent material表 2.1 Q235 的化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，wt.%）Tab. 2.1 Chemical composition of Q235 (mass, wt.%)C Si Mn S P 0.01~0.15 0.1~0.3 0.2~0.5 0.025~0.045 0.025~0.0料芯焊絲外皮鋼帶的規(guī)格及成分寶鋼集團(tuán)購買的規(guī)格為 0.3mm×16mm 的 H08A 低碳鋼鋼帶鋼帶具有優(yōu)異的冷加工和焊接性能，而且韌性和塑性較好。表 2.2 鋼帶的化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，wt.%）Tab. 2.2 Chemical composition of steel strip (mass, wt.%)C Si Mn S P 0.01 0.01 0.18 0.013 0.011 0.

（2）焊絲生產(chǎn)過程及設(shè)備用軋拔法制備藥芯焊絲是一種非常簡單同時(shí)又節(jié)約成本的一種制作方式。拉絲的過程需要用到藥芯焊絲成型機(jī)。藥芯焊絲的生產(chǎn)流程為：藥粉的準(zhǔn)備、U 型鋼帶的軋制、藥粉填充、合縫成型、精拔減徑，以及裝桶或呈繞等[41]。具體實(shí)施過程為把經(jīng)過混料機(jī)混合處理后的合金粉末倒入送粉器內(nèi)，打開成型機(jī)，在拔絲機(jī)的拉拔力作用下，鋼帶會(huì)依次經(jīng)過不同尺寸的軋輥（軋輥如圖 2.2 所示），在最前面的軋輥會(huì)首先把“一”字型的鋼帶壓成“U”型，之后“U”型鋼帶會(huì)經(jīng)過送粉器下方接收合金粉末使其均勻分布，接下來接收了合金粉末的鋼帶繼續(xù)前進(jìn)至下一輪軋輥，鋼帶逐漸閉合為“O”型，通過定徑模形成初步型藥芯焊絲，直徑為 5.0mm。下一步是減徑，需將初步加工為直徑為 5.0mm 的藥芯焊絲逐級通過 4.4mm、4.0mm、3.6mm、3.0mm 定徑模拉拔減徑，最終制備出直徑為 3.0mm 的藥芯焊絲，藥芯焊絲生產(chǎn)線見圖 2.3。這里特別注意，減徑的過程要放慢速度，否則會(huì)造成焊絲拉斷或者漏粉等后果，最后得到的成型焊絲的兩端最好封口，防止藥粉因受潮而影響焊接工藝性能。

（2）焊絲生產(chǎn)過程及設(shè)備用軋拔法制備藥芯焊絲是一種非常簡單同時(shí)又節(jié)約成本的一種制作方式。拉絲的過程需要用到藥芯焊絲成型機(jī)。藥芯焊絲的生產(chǎn)流程為：藥粉的準(zhǔn)備、U 型鋼帶的軋制、藥粉填充、合縫成型、精拔減徑，以及裝桶或呈繞等[41]。具體實(shí)施過程為把經(jīng)過混料機(jī)混合處理后的合金粉末倒入送粉器內(nèi)，打開成型機(jī)，在拔絲機(jī)的拉拔力作用下，鋼帶會(huì)依次經(jīng)過不同尺寸的軋輥（軋輥如圖 2.2 所示），在最前面的軋輥會(huì)首先把“一”字型的鋼帶壓成“U”型，之后“U”型鋼帶會(huì)經(jīng)過送粉器下方接收合金粉末使其均勻分布，接下來接收了合金粉末的鋼帶繼續(xù)前進(jìn)至下一輪軋輥，鋼帶逐漸閉合為“O”型，通過定徑模形成初步型藥芯焊絲，直徑為 5.0mm。下一步是減徑，需將初步加工為直徑為 5.0mm 的藥芯焊絲逐級通過 4.4mm、4.0mm、3.6mm、3.0mm 定徑模拉拔減徑，最終制備出直徑為 3.0mm 的藥芯焊絲，藥芯焊絲生產(chǎn)線見圖 2.3。這里特別注意，減徑的過程要放慢速度，否則會(huì)造成焊絲拉斷或者漏粉等后果，最后得到的成型焊絲的兩端最好封口，防止藥粉因受潮而影響焊接工藝性能。
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 胡澤群;裘榮鵬;宋宏魯;;鈮元素對Fe-Cr-C系藥芯焊絲堆焊層耐磨性的影響[J];電大理工;2016年04期

2 劉政軍;勾健;賈華;蘇允海;;Fe-Cr-C-B系藥芯焊絲的顯微組織與耐磨性[J];沈陽工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2016年06期

3 夏立明;楊希;;添加鈮強(qiáng)化Fe-Cr-C堆焊層的磨粒磨損性能[J];鋼鐵研究學(xué)報(bào);2015年12期

4 莊明輝;李慕勤;王軍;馬春力;蔡丁森;;氮?dú)獗Ｗo(hù)粉/絲復(fù)合堆焊高硼鐵基合金的組織及結(jié)構(gòu)[J];焊接學(xué)報(bào);2015年09期

5 董輝;;一種新型埋弧堆焊用藥芯焊絲的研制[J];化工機(jī)械;2015年01期

6 劉政軍;宿允慶;蘇允海;;原位合成Fe基陶瓷硬質(zhì)相的研究[J];熱加工工藝;2014年15期

7 劉大雙;劉仁培;魏艷紅;;石墨對無渣自保護(hù)藥芯焊絲性能的影響[J];材料工程;2014年07期

8 鐘凱;王國平;;Fe基耐磨堆焊用藥芯焊絲的發(fā)展研究現(xiàn)狀[J];現(xiàn)代焊接;2014年07期

9 龔建勛;路德斌;肖逸鋒;;鉻對Fe-C-V-B堆焊合金性能的影響[J];熱加工工藝;2011年07期

10 申利鳳;曹艷彬;;我國藥芯焊絲的發(fā)展概況[J];科技信息;2009年13期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前3條

1 劉大雙;耐磨堆焊用無渣自保護(hù)藥芯焊絲及其冶金行為研究[D];南京航空航天大學(xué);2013年

2 慈鴻鋼;外加直流磁場對等離子弧堆焊層組織及性能的影響研究[D];沈陽工業(yè)大學(xué);2011年

3 楊可;氮合金化堆焊硬面合金及其冶金行為研究[D];華中科技大學(xué);2009年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 勾健;多元復(fù)合強(qiáng)化耐磨堆焊藥芯焊絲的研究[D];沈陽工業(yè)大學(xué);2017年

2 許立寶;全位置自保護(hù)耐磨堆焊藥芯焊絲研制[D];機(jī)械科學(xué)研究總院;2015年

3 任重陽;高鉻鑄鐵型藥芯焊絲工藝及其堆焊層耐磨性能研究[D];華中科技大學(xué);2015年

4 晉家兵;堆焊硬面合金中碳氮化物質(zhì)點(diǎn)對其組織和性能的影響[D];華中科技大學(xué);2015年

5 趙梓淳;Fe-Cr-Ti-C和Fe-Cr-V-C藥芯焊絲的研究[D];沈陽工業(yè)大學(xué);2015年

6 高福彬;氮對201不銹鋼組織和性能的影響[D];內(nèi)蒙古科技大學(xué);2014年

7 曹青;TiB_2、Nb強(qiáng)化耐磨堆焊藥焊絲及其堆焊合金的研究[D];太原理工大學(xué);2014年

8 宿允慶;Fe-Cr-Ti-C和Fe-Cr-V-C耐磨堆焊焊條的研制[D];沈陽工業(yè)大學(xué);2014年

9 劉軍軍;微渣自保護(hù)藥芯焊絲及其堆焊合金性能研究[D];南昌大學(xué);2013年

10 賈連軍;Fe-C-B-Cr-Nb系耐磨堆焊層的組織與性能[D];吉林大學(xué);2013年

本文編號：2858944