本文關鍵詞：明弧堆焊高硼合金的顯微組織及耐磨性

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【摘要】：高硼合金具有自熔性,即自脫氧性,熔體流動性較好,焊縫成形美觀。硼相對資源豐富,可減少W,Mo、Nb和Cr等消耗,顯著降低藥芯焊絲材料成本。硼合金所含Fe2B主耐磨相熱穩(wěn)定性好、顯微硬度高達至1400~1500HV0.1,其耐磨粒磨損性能良好。鑒于以上優(yōu)點,本文在Fe-Cr-B-C基礎上通過優(yōu)化合金系制備了高硼合金。采用金屬粉型藥芯焊絲在Q235A上明弧堆焊三層Fe-C-B-Cr系合金,以洛氏、顯微硬度計和耐磨粒磨損試驗機分別測試合金宏觀、顯微硬度及其磨損失重;以光學顯微鏡、掃描電鏡、X射線衍射觀察研究合金的顯微組織、組織形貌以及相成分。首先,研究了電流對Cr12B4SiMn高硼堆焊合金顯微組織及耐磨性的影響。背散射掃描電鏡下顯示,高硼合金的主耐磨相M2B內置于團狀M23(C,B)6中間。電流增大,其四邊形M2B數量及其顯微硬度的明顯提升,而γ-Fe基體消失,M23(C,B)6和α-Fe(M)等相數量減少;Cr12B4SiMn合金隨電流增加其宏觀硬度先升后降,耐磨性先變好后小幅度波動。耐磨性改善的主要原因是內置式塊狀M2B的顯微硬度和數量顯著提升的結果所致,該合金主要磨損機制表現為顯微斷裂。接著,采用單一組分變量法分別研究了Fe-B、B4C、Mn、Si等組分對高硼明弧合金組織及性能影響。試驗表明,含硼組分對焊縫成型、殘留熔渣量影響較為明顯。Fe-B組分增加時,初生M2B增多,初生硼碳化物M23(C,B)6也增多,合金硬度增大,裂紋敏感傾向加大。B4C升高時,合金晶粒先細化,接著初生相M23(C,B)6變粗,磨粒磨損測試時,硬質相呈塊狀剝落,致使耐磨性降低。Mn/Si常用于聯合脫氧,其中Si是縮小奧氏體區(qū)元素,改善熔體流動性,減小飛濺;當硅含量上升時,高硼合金硬度提升,主要因為Si固溶于γ-Fe和α-Fe基體,促進碳原子聚集,致使其硼碳化物集中分布,而初生硼碳化物M23(C,B)6的形態(tài)、尺寸和數量對合金硬度影響顯著。Mn是奧氏體穩(wěn)定化合金元素,降低Ms點,適量Mn可增加γ-Fe,對合金韌性有利,試驗顯示Mn對合金宏觀硬度影響不大,對耐磨性影響卻較為明顯。作為外加強化相,WC/W2C對高硼藥芯焊絲的工藝性能及其合金性能都有較大影響。WC/W2C量合適時,焊接過程中飛濺小且少,顆粒過渡較快,堆焊層表面成型好,光亮近于無渣,無孔洞、夾渣等缺陷。WC/W2C促進了高硼合金中M7C3的形成;鎢具有固溶強化作用,致使馬氏體減少,奧氏體微升,其合金組織呈定向生長。Ti對碳原子親和力強,生成TiC顆粒(其顯微組織硬度為3200~3800HV0.1),彌散分布;TiC相先期形成消耗合金的碳含量,減少了M23(C,B)6中硼含量而使其相韌性得到改善,并以TiC顆粒為非均質形核核心,從而使組織得到細化,提高了合金的耐磨性。但Ti過量,會使焊接氣氛還原性太強,對碳化物合成反應起到抑制作用,反而降低合金耐磨性,不宜加入過量。
【關鍵詞】：高硼 明弧 自保護 堆焊 耐磨性
【學位授予單位】：湘潭大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG455
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-20
• 1.1 硼的來源11-12
• 1.1.1 硼鐵11-12
• 1.1.2 碳化硼12
• 1.1.3 顆粒硼12
• 1.2 硼合金研究現狀12-18
• 1.2.1 低硼合金12-13
• 1.2.2 高硼合金13
• 1.2.3 高硼合金制造方法13-15
• 1.2.4 堆焊合金材料15-17
• 1.2.5 耐磨材料17-18
• 1.3 研究內容及目標18-20
• 1.3.1 研究目標及意義18
• 1.3.2 研究內容18-20
• 第2章 合金設計及實驗流程20-26
• 2.1 合金系選擇與配方設計20-23
• 2.2 實驗材料及設備23
• 2.2.1 實驗材料23
• 2.2.2 實驗設備23
• 2.3 實驗流程23-26
• 2.3.1 拉制藥芯焊絲23-24
• 2.3.2 堆焊合金制備24
• 2.3.3 洛氏硬度測試24
• 2.3.4 制備金相24-25
• 2.3.5 XRD相組成分析25
• 2.3.6 磨損試驗25-26
• 第3章 明弧高硼堆焊合金組織及性能的研究26-42
• 3.1 電流對高硼堆焊合金組織及性能的影響26-32
• 3.1.1 堆焊電流及工藝性能26-27
• 3.1.2 相組成及顯微分析27-30
• 3.1.3 明弧高硼堆焊合金的耐磨性30-32
• 3.2 硼對明弧高硼合金組織及性能的影響32-36
• 3.2.1 硼鐵系明弧高硼合金組織33-35
• 3.2.2 硼鐵系高硼明弧合金性能35-36
• 3.3 B_4C對高硼堆焊合金組織及性能的影響36-40
• 3.3.1 相組成分析36
• 3.3.2 顯微組織分析36-38
• 3.3.3 硬質相形貌38-39
• 3.3.4 B_4C對高硼明弧堆焊合金硬度和耐磨性的影響分析39-40
• 3.4 小結40-42
• 第4章 Mn、Si、Mo對高硼堆焊合金組織及性能影響影響42-55
• 4.1 Fe-Si對高硼堆焊合金組織及性能影響分析42-46
• 4.1.1 相組成和顯微組織分析42-45
• 4.1.2 堆焊合金性能分析45-46
• 4.2 Fe-Mn對堆焊合金組織及性能影響分析46-50
• 4.2.1 焊絲工藝性能46
• 4.2.2 相組成及顯微分析46-49
• 4.2.3 堆焊合金性能分析49-50
• 4.3 Fe-Mo對高硼合金組織及性能的影響50-53
• 4.3.1 Mo對藥芯焊絲工藝性能影響50
• 4.3.2 相分析及顯微組織分析50-52
• 4.3.3 高硼合金耐磨性52-53
• 4.4 小結53-55
• 第5章 WC顆粒、Fe-Ti對高硼明弧堆焊合金組織和性能影響55-66
• 5.1 WC顆粒對高硼堆焊合金組織及性能影響分析55-60
• 5.1.1 焊絲工藝性能55-56
• 5.1.2 相組成及顯微分析56-59
• 5.1.3 堆焊合金性能分析59-60
• 5.2 Fe-Ti對高硼合金的顯微組織及耐磨性的影響60-65
• 5.2.1 加Fe-Ti的高硼合金藥粉配制60-61
• 5.2.2 相組成及顯微分析61-64
• 5.2.3 堆焊合金性能分析64-65
• 5.3 小結65-66
• 第6章 結論與展望66-68
• 6.1 高硼明弧堆焊合金組織及性能66-67
• 6.2 課題展望67-68
• 參考文獻68-72
• 致謝72-73
• 攻讀碩士學位期間已公開發(fā)表的論文73

【參考文獻】

中國期刊全文數據庫 前6條

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本文編號：830403