本文關(guān)鍵詞：WC顆粒增強(qiáng)鐵基復(fù)合堆焊層性能研究

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【摘要】：陶瓷顆粒增強(qiáng)鐵基復(fù)合材料有效的結(jié)合了鐵基材料良好的塑韌性和陶瓷材料高硬度、耐磨損等特性,因而近年來受到材料研究人員的廣泛關(guān)注。本文以HO8A鋼為外皮,錳鐵、硅鐵、鉻鐵和石墨為基礎(chǔ)合金體系配置合金粉末,制備藥芯焊絲,運(yùn)用手工電弧焊在Q235鋼板表面制備耐磨層,系統(tǒng)地分析了合金元素以及WC顆粒對堆焊層組織和性能的影響。采用金相顯微鏡、X射線衍射儀、掃描電子顯微鏡分析了堆焊層物相、微觀組織、結(jié)構(gòu)以及熔合區(qū)的組織特征。通過洛氏硬度計(jì)測量了堆焊表層和熔合區(qū)的硬度,利用巖石拋磨試驗(yàn)機(jī)對復(fù)合材料的磨損性能進(jìn)行了測試。試驗(yàn)結(jié)果表明:合金元素對堆焊層的組織和性能影響明顯。堆焊層的耐磨性和硬度不是直接對應(yīng)的關(guān)系,還和顯微組織有關(guān),單相的奧氏體組織不利于材料的耐磨性。經(jīng)改進(jìn)的基礎(chǔ)合金體系為1.6%石墨、10%鉻鐵、25%錳鐵、5%硅鐵,其制備的堆焊層組織由奧氏體、馬氏體、鏈狀鐵素體、大量彌散分布的碳化物構(gòu)成,且組織分布均勻,呈規(guī)則的樹枝晶;焊層塑韌性良好,焊層與基體為良好的冶金結(jié)合。堆焊表層硬度為53.5HRC,熔合區(qū)硬度為47.6HRC,焊后母材硬度達(dá)到35.5HRC,堆焊層的相對耐磨性是對比試樣的2.114倍。焊層硬度和耐磨性的提高是由彌散分布的碳化物和馬氏體組織共同決定的。WC顆粒越小,在堆焊熱源作用下越容易熔化溶解。在加入量同為10%時(shí),1000目WC溶解最多,溶解的WC顯著提高基體硬度。60目WC溶解最少,未溶的WC顆粒對基體產(chǎn)生陰影保護(hù)效應(yīng),因此其耐磨性能最好。堆焊層的硬度隨WC含量的增加而上升,但WC加入量超過30%后,硬度提高很少,并且堆焊層脆性變大容易產(chǎn)生裂紋,基體對WC顆粒的支撐作用減弱,容易導(dǎo)致硬質(zhì)顆粒的脫落。不同粒度WC搭配使用可顯著提升堆焊層性能,試驗(yàn)結(jié)果表明WC總量為20%,60目、500目、1000目的比例為6:3:1時(shí),形成的堆焊層組織致密,成分較均勻,冶金結(jié)合良好,具有良好的綜合性能。載荷較小時(shí),WC顆粒與磨粒形成點(diǎn)接觸,高硬度的WC在基體的有效支撐下得以發(fā)揮抗磨作用。載荷一定時(shí),轉(zhuǎn)速是影響堆焊層摩擦系數(shù)的主導(dǎo)因素,轉(zhuǎn)動(dòng)速度越大,滑動(dòng)摩擦力越小,摩擦系數(shù)越小。在高載荷、高轉(zhuǎn)速下,添加WC顆粒可顯著減少堆焊層的磨損量。在不同磨損介質(zhì)下,堆焊層的耐磨性能不同。WC顆粒增強(qiáng)型堆焊層在120目砂紙下的耐磨性能高于在240目砂紙。隨著磨損的進(jìn)行,焊層表面溫度急劇升高,摩擦副溫度升高是降低WC堆焊層耐磨性的重要原因。
【關(guān)鍵詞】：WC顆粒 合金元素 藥芯焊絲 硬度 耐磨性
【學(xué)位授予單位】：安徽建筑大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG455
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-22
• 1.1 課題研究的背景和意義11
• 1.2 金屬材料的磨損11-14
• 1.2.1 材料磨損的分類12-13
• 1.2.2 材料磨損的影響因素13-14
• 1.2.3 磨損研究進(jìn)展及磨損失效的的預(yù)防14
• 1.3 耐磨鐵基體14-17
• 1.3.1 高錳鋼15
• 1.3.2 高鉻鑄鐵15-16
• 1.3.3 多元中、低合金鋼16-17
• 1.4 陶瓷顆粒增強(qiáng)鐵基復(fù)合材料研究進(jìn)展17-20
• 1.4.1 陶瓷顆粒增強(qiáng)鐵基復(fù)合材料17-18
• 1.4.2 顆粒增強(qiáng)鐵基復(fù)合材料制備工藝18-20
• 1.4.3 碳化鎢的種類20
• 1.5 本文的研究內(nèi)容20-22
• 第二章 試驗(yàn)材料與試驗(yàn)方法22-26
• 2.1 試驗(yàn)材料與設(shè)備22-23
• 2.1.1 基體材料22
• 2.1.2 填充材料22
• 2.1.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)備22-23
• 2.2 試樣制備23-24
• 2.2.1 合金粉末的配制23
• 2.2.2 自制藥芯焊絲23
• 2.2.3 制備堆焊層23-24
• 2.2.4 金相試樣的制備24
• 2.3 試驗(yàn)方法24-26
• 2.3.1 堆焊層組織與物相分析24-25
• 2.3.2 硬度測定25
• 2.3.3 磨粒磨損性能測試25-26
• 第三章 合金元素對堆焊層性能影響26-44
• 3.1 鉻鐵含量對堆焊層組織和性能的影響26-29
• 3.1.1 鉻鐵含量對顯微組織的影響26-28
• 3.1.2 鉻鐵含量對硬度的影響28
• 3.1.3 鉻鐵含量對耐磨性的影響28-29
• 3.2 石墨含量對堆焊層組織和性能的影響29-33
• 3.2.1 石墨含量對顯微組織的影響30-31
• 3.2.2 石墨含量對硬度的影響31-32
• 3.2.3 石墨含量對耐磨性的影響32-33
• 3.3 錳鐵含量對堆焊層組織和性能的影響33-36
• 3.3.1 錳鐵含量對顯微組織的影響33-35
• 3.3.2 錳鐵含量對硬度和耐磨性的影響35-36
• 3.4 硅鐵含量對堆焊層組織和性能的影響36-39
• 3.4.1 硅鐵含量對顯微組織的影響36-38
• 3.4.2 硅鐵含量對硬度和耐磨性的影響38-39
• 3.5 改進(jìn)型C-Cr-Mn-Si藥芯焊絲堆焊層的組織與性能39-43
• 3.5.1 顯微組織和成分40-41
• 3.5.2 硬度和耐磨性41-42
• 3.5.3 斷口形貌42-43
• 3.6 本章小結(jié)43-44
• 第四章 WC顆粒對堆焊層性能影響44-58
• 4.1 WC顆粒度對堆焊層組織和性能的影響44-47
• 4.1.1 物相組成44-45
• 4.1.2 顯微組織45-47
• 4.1.3 硬度47
• 4.2 WC顆粒含量對堆焊層組織及性能的影響47-50
• 4.2.1 物相組成47-48
• 4.2.2 顯微組織48-50
• 4.2.3 硬度50
• 4.3 WC顆粒配比的研究50-54
• 4.3.1 物相組成51-52
• 4.3.2 顯微組織52-53
• 4.3.3 硬度53-54
• 4.4 WC顆粒的分布和熔化、溶解54-57
• 4.4.1 堆焊表層處54-55
• 4.4.2 遠(yuǎn)離熔合線處焊層55-56
• 4.4.3 近熔合線處焊層56-57
• 4.5 本章小結(jié)57-58
• 第五章 WC顆粒增強(qiáng)型堆焊層的磨損性能58-67
• 5.1 載荷對磨損性能的影響58-61
• 5.1.1 磨損量隨載荷變化規(guī)律及分析58-59
• 5.1.2 摩擦系數(shù)隨載荷變化規(guī)律及分析59-61
• 5.2 轉(zhuǎn)速對磨損性能的影響61-63
• 5.2.1 磨損量隨轉(zhuǎn)速變化規(guī)律及分析61-62
• 5.2.2 摩擦系數(shù)隨轉(zhuǎn)速變化規(guī)律及分析62-63
• 5.3 磨粒顆粒度對磨損性能的影響及磨損過程溫度的變化63-66
• 5.3.1 堆焊層在120目砂紙下磨損量及溫度的變化63-64
• 5.3.2 堆焊層在240目砂紙下磨損量及溫度的變化64-66
• 5.4 本章小結(jié)66-67
• 第六章 結(jié)論67-69
• 參考文獻(xiàn)69-73
• 致謝73-74
• 作者簡介及讀研期間主要科研成果74

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：852829