本文關(guān)鍵詞：機(jī)械攪拌對(duì)Q235鋼表面明弧堆焊Fe-Cr-C系合金顯微組織及耐磨性的影響

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【摘要】：明弧堆焊技術(shù)能在金屬材料表面熔覆一層具有特殊性能的材料,這樣可以使得某些性能普通的材料具有某些合金成分的特殊性能,這種技術(shù)不僅節(jié)約了某些稀有金屬資源,還為生活生產(chǎn)節(jié)約了成本,但在Fe-Cr-C系高鉻合金堆焊產(chǎn)品中,常常發(fā)現(xiàn)堆焊層中存在嚴(yán)重的裂紋,使得堆焊層的性能不能完全發(fā)揮,阻礙了該項(xiàng)技術(shù)在表面工程領(lǐng)域的發(fā)展進(jìn)程。為了解決此問題,本文首次提出了機(jī)械攪拌輔助明弧堆焊復(fù)合新技術(shù),本文的研究涵蓋了復(fù)合技術(shù)所制備熔覆涂層的組織凝固特征、宏觀形貌、微觀組織和性能等主要內(nèi)容。針對(duì)高鉻合金中碳化物呈網(wǎng)狀分布,使得熔覆層內(nèi)存在較大的應(yīng)力集中,造成熔覆層出現(xiàn)裂紋這一情況,通過自改裝的設(shè)備,用明弧藥芯焊絲在Q235鋼表面堆焊制造熔覆層的過程中,對(duì)焊接熔池進(jìn)行機(jī)械攪拌的方法,獲得了彌散分布的堆焊層亞共晶組織,熔覆層的裂紋大量減少,耐磨性大大提高。實(shí)驗(yàn)分兩步進(jìn)行：首先,通過科學(xué)的正交實(shí)驗(yàn)探索出了一套適合本實(shí)驗(yàn)環(huán)境的焊接參數(shù),然后,結(jié)合探索出的焊接參數(shù),再對(duì)熔覆層進(jìn)行機(jī)械攪拌。實(shí)驗(yàn)完成后,借助XRD、SEM、TEM、EDS和OM,分析了堆焊層中的物相組成,觀察了堆焊層的宏觀和微觀組織形貌。運(yùn)用洛氏硬度計(jì)、三體磨料磨損試驗(yàn)機(jī)和動(dòng)載沖擊磨料磨損試驗(yàn)機(jī)測(cè)定了堆焊層的表面硬度和磨損性能。研究結(jié)果如下：1、經(jīng)過正交實(shí)驗(yàn)后獲得的最優(yōu)焊接參數(shù)為：焊接電壓是3 1 V,焊接速度是0.5 m·min-1,送絲速度是6 m·min-1；此時(shí)獲得的堆焊層具有最好的耐磨性。2、焊接參數(shù)不一樣時(shí)堆焊層中的顯微組織不一樣,焊接熱輸入低時(shí)微觀組織為：針片狀的奧氏體與M7C3型碳化物形成的共晶組織；焊接熱輸入高時(shí)微觀組織為：網(wǎng)狀合金奧氏體與碳化物和奧氏體的“菊花”狀共晶組織共同構(gòu)成的亞共晶組織；且焊層中碳化物生長(zhǎng)具有方向性,奧氏體呈網(wǎng)狀分布沒有方向性,碳化物中存在著平行于其生長(zhǎng)方向的層錯(cuò)。3、對(duì)焊接熔池施加旋轉(zhuǎn)式機(jī)械攪拌后,與不加機(jī)械攪拌獲得的明弧堆焊層相比,在相同焊縫長(zhǎng)度內(nèi)此堆焊層表面光滑平整,裂紋量減少了80%。此時(shí)堆焊層中的初生相為奧氏體,由此初生奧氏體與片狀(Fe,Cr)7C3碳化物和奧氏體形成的共晶組織共同構(gòu)成了堆焊層的亞共晶組織,這種共晶組織的分布形態(tài)受網(wǎng)狀?yuàn)W氏體枝晶間距的影響,在枝晶間距合適的地方便形成了菊花狀物質(zhì)。4、對(duì)焊接熔池施加旋轉(zhuǎn)式機(jī)械攪拌后,與不加機(jī)械攪拌獲得的明弧堆焊層相比,此堆焊層硬度提高了18.8%,耐沖擊磨料磨損性能提高了2倍；隨著攪拌速度的增加,此堆焊層的抗沖擊磨料磨損性能為先增加后下降。
【關(guān)鍵詞】：高鉻合金 明弧堆焊 正交實(shí)驗(yàn) 機(jī)械攪拌 顯微組織 耐磨性
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG455;TG457.11
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第一章 緒論12-32
• 1.1 Q235鋼概述12-14
• 1.1.1 Q235鋼的優(yōu)缺點(diǎn)12-13
• 1.1.2 表面工程在Q235鋼上的運(yùn)用13-14
• 1.1.3 明弧堆焊技術(shù)在Q235鋼表面的運(yùn)用14
• 1.2 耐磨堆焊金屬材料的研究進(jìn)展14-18
• 1.2.1 耐磨白口合金15
• 1.2.2 高錳鋼15-16
• 1.2.3 鎳硬合金16
• 1.2.4 高鉻白口合金16-18
• 1.3 影響高鉻堆焊合金耐磨性的主要因素18-23
• 1.3.1 合金元素的影響18-21
• 1.3.2 合金中的碳化物21-23
• 1.4 加工工藝對(duì)堆焊高鉻合金性能的影響23-28
• 1.4.1 熱處理23-24
• 1.4.2 機(jī)加工對(duì)高鉻合金中碳化物的影響24
• 1.4.3 凝固過程對(duì)焊接熔池的影響24-25
• 1.4.4 變質(zhì)劑對(duì)熔池中碳化物形成的影響25-26
• 1.4.5 合金化對(duì)堆焊層性能的影響26-27
• 1.4.6 數(shù)值模擬方法在合金凝固過程中的應(yīng)用27-28
• 1.5 選題意義及主要研究?jī)?nèi)容28-32
• 1.5.1 選題意義28-30
• 1.5.2 主要研究?jī)?nèi)容30-32
• 第二章 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及分析測(cè)試手段32-42
• 2.1 焊接材料的準(zhǔn)備32-35
• 2.1.1 焊接母材的選取33
• 2.1.2 堆焊合金的確定33-35
• 2.2 焊接實(shí)驗(yàn)參數(shù)的確定35-36
• 2.2.1 正交實(shí)驗(yàn)表的確定35-36
• 2.2.2 機(jī)械攪拌速度的確定36
• 2.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果36-38
• 2.3.1 正交實(shí)驗(yàn)36-37
• 2.3.2 機(jī)械攪拌實(shí)驗(yàn)37-38
• 2.4 組織及性能的分析測(cè)試38-41
• 2.4.1 正交實(shí)驗(yàn)所得樣品的檢測(cè)手段38-40
• 2.4.2 機(jī)械攪拌實(shí)驗(yàn)所得樣品的檢測(cè)手段40-41
• 2.5 本章小結(jié)41-42
• 第三章 實(shí)驗(yàn)設(shè)備的改裝42-48
• 3.1 背景及意義42-43
• 3.2 設(shè)計(jì)思路43-45
• 3.3 改裝過程45-47
• 3.4 本章小結(jié)47-48
• 第四章 堆焊層組織的硬度及耐磨性48-74
• 4.1 有無機(jī)械攪拌輔助堆焊后焊層裂紋的對(duì)比48-49
• 4.2 物相分析49-51
• 4.2.1 正交實(shí)驗(yàn)獲得樣品的物相分析49-50
• 4.2.2 施加機(jī)械攪拌后堆焊層的物相分析50-51
• 4.3 顯微組織51-66
• 4.3.1 無機(jī)械攪拌的金相及掃描電鏡分析51-56
• 4.3.2 加入機(jī)械攪拌后的金相及掃描電鏡分析56-60
• 4.3.3 透射電鏡分析60-66
• 4.4 堆焊層硬度及耐磨性66-72
• 4.4.1 正交實(shí)驗(yàn)所得堆焊的硬度及耐磨性66-68
• 4.4.2 機(jī)械攪拌后所得堆焊層硬度及耐磨性68-72
• 4.5 本章小結(jié)72-74
• 第五章 結(jié)論與展望74-76
• 5.1 結(jié)論74
• 5.2 展望74-76
• 致謝76-78
• 參考文獻(xiàn)78-84
• 附錄84

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：977611