水泥工業(yè)作為我國國民經(jīng)濟的基礎(chǔ),在國際競爭中具有勞動力、資源、技術(shù)等綜合優(yōu)勢,有著良好的發(fā)展前景。在水泥生產(chǎn)過程中,輥壓機是重要機械設(shè)備,其核心部件為擠壓輥。水泥擠壓輥主要失效形式為疲勞磨損,當堆焊合金與輥體母材的結(jié)合性能較差時容易產(chǎn)生堆焊合金剝離脫落,導致疲勞磨損失效。因此,研究堆焊合金與輥體母材的結(jié)合性能是必要的。采用三種擠壓輥堆焊用市售藥芯焊絲和多種自制改變高碳鉻鐵或石墨添加量的自保護Fe-C-Cr-Nb藥芯堆焊焊絲,在45鋼母材表面制備了各種堆焊合金。在試驗研究堆焊合金成分、微觀組織、硬度及耐磨性的基礎(chǔ)上,以結(jié)合強度作為結(jié)合性能的測試指標,設(shè)計了新型提拉試驗法,測試了堆焊合金與45鋼母材的結(jié)合強度,并原位觀察了斷裂位置,分析總結(jié)了斷裂機理。采用Jmatpro組織性能模擬分析軟件,計算了提拉試樣各區(qū)域力學性能,結(jié)合有限元分析方法,對試樣進行受力分析。為改善堆焊合金的使用性能提供了必要的理論依據(jù)和試驗數(shù)據(jù)。本文主要研究結(jié)果如下:(1)研究了市售堆焊合金成分、微觀組織和耐磨性,市售堆焊合金的耐磨性與微觀組織有關(guān),耐磨性與表面硬度變化趨勢一致,含鈮合金鋼和過共晶高鉻合金鑄鐵的硬度相差較...

【文章頁數(shù)】：134 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 輥壓機概況
        1.2.1 輥壓機工作原理
        1.2.2 擠壓輥輥面的失效
        1.2.3 堆焊技術(shù)及其在擠壓輥上的應(yīng)用
        1.2.4 擠壓輥堆焊工藝
        1.2.5 合金元素對堆焊合金組織及性能的影響
    1.3 堆焊合金與母材的結(jié)合性能測試方法
        1.3.1 拉伸法
        1.3.2 剪切法
        1.3.3 劃痕法
        1.3.4 推壓試驗法
        1.3.5 “push-off”試驗法
        1.3.6 推離試驗法
        1.3.7 涂層與基體結(jié)合性能測試方法的適用性分析
    1.4 論文主要研究內(nèi)容
第2章 試驗材料、方法及設(shè)備
    2.1 試驗材料
    2.2 堆焊設(shè)備及參數(shù)
    2.3 成分分析
    2.4 組織與物相分析
        2.4.1 金相顯微分析
        2.4.2 堆焊合金物相
        2.4.3 掃描電子顯微鏡分析
        2.4.4 透射電子顯微鏡分析
    2.5 性能測試
        2.5.1 硬度測試
        2.5.2 磨損試驗
        2.5.3 結(jié)合性能測試
    2.6 數(shù)值模擬計算
第3章 市售堆焊合金的成分、微觀組織及性能
    3.1 市售堆焊合金的成分及微觀組織
        3.1.1 市售堆焊合金的成分
        3.1.2 奧氏體鋼堆焊合金微觀組織
        3.1.3 含鈮合金鋼堆焊合金微觀組織
        3.1.4 過共晶高鉻合金鑄鐵堆焊合金微觀組織
    3.2 市售堆焊合金的硬度及耐磨性
    3.3 推離試驗法測試市售堆焊合金與鋼母材的結(jié)合強度
        3.3.1 推離試驗結(jié)果
        3.3.2 推離斷裂路徑及斷口分析
    3.4 本章小結(jié)
第4章 測試堆焊合金與鋼母材金屬的提拉試驗法及其應(yīng)用
    4.1 提拉試驗法
    4.2 提拉試驗法測試市售堆焊合金與鋼母材的結(jié)合強度
        4.2.1 堆焊合金成分與微觀組織分析
        4.2.2 提拉試驗結(jié)果
        4.2.3 提拉斷裂路徑及斷口分析
    4.3 提拉試驗法測試堆焊層間的結(jié)合強度
        4.3.1 提拉法測試堆焊層間的結(jié)合強度試驗結(jié)果
        4.3.2 提拉試樣斷裂路徑及斷口分析
    4.4 提拉法與推離法測試的結(jié)合強度對比分析
    4.5 本章小結(jié)
第5章 C、Cr含量對Fe-C-Cr-Nb堆焊合金組織與性能的影響
    5.1 焊絲成分設(shè)計
    5.2 高碳鉻鐵添加量對堆焊合金成分、組織、硬度及耐磨性的影響
        5.2.1 堆焊合金成分及物相組成
        5.2.2 熔池反應(yīng)的熱力學分析和NbC的形核與長大
        5.2.3 堆焊合金的硬度與耐磨性
    5.3 提拉法測試不同高碳鉻鐵添加量堆焊合金與45鋼母材結(jié)合強度
        5.3.1 堆焊合金熔合區(qū)微觀組織和相組成分析
        5.3.2 高碳鉻鐵添加量對熔合區(qū)顯微硬度的影響
        5.3.3 提拉試驗結(jié)果及分析
        5.3.4 提拉斷裂路徑及斷口分析
        5.3.5 提拉試驗法不同試樣結(jié)合強度差別分析
    5.4 石墨添加量對堆焊合金成分、組織、硬度及耐磨性的影響
        5.4.1 堆焊合金成分及物相組成
        5.4.2 堆焊合金微觀組織
        5.4.3 堆焊合金的硬度及耐磨性
    5.5 提拉法測試不同石墨添加量堆焊合金與45鋼母材結(jié)合強度
        5.5.1 堆焊合金底部顯微組織分析
        5.5.2 提拉試驗結(jié)果及分析
        5.5.3 提拉斷裂路徑及斷口分析
    5.6 不同高碳鉻鐵、石墨添加量堆焊合金性能的比較分析
    5.7 堆焊合金各性能之間的相關(guān)性
    5.8 本章小結(jié)
第6章 提拉試樣性能模擬與有限元分析
    6.1 堆焊合金材料的力學性能
        6.1.1 堆焊合金與母材的組織
        6.1.2 堆焊合金的奧氏體晶粒尺寸
    6.2 材料的力學性能計算
    6.3 提拉試樣堆焊合金與母材界面有限元分析
        6.3.1 有限元模型及邊界條件
        6.3.2 提拉試樣有限元分析結(jié)果
    6.4 本章小結(jié)
第7章 結(jié)論
參考文獻
在學期間取得的科研成果
致謝



本文編號：3811485