【摘要】：堆焊技術(shù)是表面工程技術(shù)的重要手段之一。采用堆焊方法,可以在零部件表面獲得具有耐磨、耐熱或耐蝕等特殊性能的合金層,目前在增材制造領(lǐng)域廣泛應用。亞共晶Fe-Cr-C堆焊合金初生相為奧氏體(g-Fe),與初生相為M_7C_3碳化物的過共晶Fe-Cr-C堆焊合金相比不易剝落和開裂,但其耐磨性較差。所以,本論文擬在亞共晶Fe-Cr-C堆焊合金加入微合金化元素M(M=V?Nb?Ti),通過細化初生奧氏體后,提高合金的塑性和硬度,使合金具有更高的耐磨性。本文以亞共晶Fe-Cr-C堆焊合金為研究對象,分別制備加入不同含量的C和Nb,C和Nb的比例保持為1:2以及加入Ti和V元素的六種堆焊涂層試樣,研究微合金元素M(Nb?Ti和V)對亞共晶Fe-Cr-C堆焊合金試樣顯微組織和耐磨性的影響。采用Bramfitt二維點陣錯配度理論計算NbC成為奧氏體異質(zhì)形核核心的有效性;采用第一性原理,在計算NbC的彈性常數(shù)、顯微硬度、楊氏模量、各向異性因子、泊松比基礎上,計算NbC/g-Fe界面結(jié)合能和界面鍵合等性質(zhì),分析NbC對g-Fe細化機制。本文對堆焊合金試樣進行熒光和硫、碳成分分析,合金的實際化學成分符合預期設計要求。根據(jù)合金的化學成分,進行了相圖計算。結(jié)果表明堆焊合金初生相為奧氏體(g-Fe),為亞共晶組織。XRD相組成結(jié)果表明,#1和#2試樣的主要相組成為g-Fe和(Fe,Cr)_7C_3碳化物,#3和#4試樣的主要相組成為g-Fe、(Fe,Cr)_7C_3碳化物和NbC,#5試樣的主要相組成為g-Fe、(Fe,Cr)_7C_3碳化物和TiC,#6試樣的主要相組成為g-Fe、(Fe,Cr)_7C_3碳化物和VC。堆焊合金的金相顯微組織分析表明,#4試樣組織最為細小,#6試樣組織球化程度較大。SEM分析表明,初生奧氏體圍繞著NbC和TiC生長,VC則少量存于初生奧氏體中。顯微硬度與宏觀洛氏硬度試驗分析表明,#4試樣洛氏硬度值最高,#6試樣次之。納米壓痕分析表明,NbC的納米壓痕硬度較高。磨損試驗表明,#4試樣磨損量最小,#6試樣次之。計算結(jié)果表明,NbC/g-Fe的錯配度為8.35%,表明NbC作為奧氏體的異質(zhì)形核核心是中等有效的;NbC-C(Nb)-OT、NbC-C(Nb)-MT、NbC-C(Nb)-HCP界面的原子間距分別為3.461?、2.924?、2.648?,界面結(jié)合能分別為0.59J/m~2、0.72J/m~2、1.07J/m~2,說明NbC-C(Nb)-HCP界面原子結(jié)合力最強,原子間距最小,界面最穩(wěn)定。
【圖文】：

藥粉和鋼帶通過相關(guān)工藝制造。鋼帶通過多道軋制至發(fā)生較好的塑形變形，形成“U”型截面。將藥粉放置于傳送帶后被運送至“U”型槽。之后用成型軋輪將其卷至為“O”型截面。再經(jīng)過多道拉拔縮減焊絲周長以制成成品焊絲。圖 2-1 為 ZXG3-300-1 型直流焊機示意圖，采用焊機，通過熔化極惰性氣體保護焊方式堆焊六組試樣。惰性氣體采用氬氣。堆焊時造成的高溫環(huán)境會導致金屬被氧化，而氬氣作為惰性氣體，化學性質(zhì)不活潑，可以有效隔離空氣中的氧氣和氮氣，防止金屬被氧化或氮化。為防止母材污染堆焊層，F(xiàn)e-Cr-C 合金熔覆層堆焊為 11 層。將如表 2-2 所示化學成分藥芯焊絲熔敷于 Q235 母材上。采用電火花線切割機將試樣按照各類試驗所需尺寸要求切割至成指定尺寸。采用 150 目、400 目、600 目、800 目、1000 目、1200 目、1500 目和 2000 目砂紙對試樣進行打磨。使用拋光機和拋光膏對試樣進行機械拋光，至表面光滑無劃痕。再用棉花蘸取清水將表面殘余如拋光膏等污染物清洗干凈。隨后用酒精清洗試樣表面，，再用吹風機將試樣吹干，之后用干凈濾紙將其包裹，最后將制備好的試樣放置于試樣袋中并做好標記。

圖 2-2 D/max-2500/PC 型 X 射線衍射儀結(jié)構(gòu)簡圖相組織觀察與晶粒尺寸統(tǒng)計制備六組尺寸為 8mm×8mm×5mm 的堆焊合金試樣，將六組堆焊合150 目依次打磨至 2000 目。試樣的打磨過程主要分為粗磨(150 目~00 目~2000 目)兩部分。首先采用 150 目砂紙對堆焊合金試樣進行打面鐵銹、油污、電解液等物質(zhì)，之后采用 400 目砂紙對試樣進行0 目砂紙摩擦造成試樣的變形，以此類推，最后采用 2000 目砂紙進過程中，須注意按照一定的方向進行移動，以保證試樣表面摩擦，之后調(diào)整 90°后進行下一道砂紙程序，確保新、舊磨痕垂直；與臺干凈整潔、無雜物，最好將砂紙置于平整的玻璃板上，以防其形成較大、不易消除的劃痕。最后，將試樣打磨至試樣表面磨痕光。拋光主要分為機械拋光、電解拋光和化學拋光，機械拋光是
【學位授予單位】：燕山大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG455

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本文編號：2656053