本文關(guān)鍵詞：合金鋼表面激光熔覆層的組織與性能研究

  更多相關(guān)文章： 激光熔覆 鐵基熔覆層 碳化物增強(qiáng)相 耐磨性 抗氧化性能

【摘要】：作為軋機(jī)的關(guān)鍵部件,軋輥在軋制板材時(shí)受到熱、力的循環(huán)作用,表面會(huì)產(chǎn)生氧化、磨損等失效,嚴(yán)重影響軋鋼的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。本文利用激光作熔覆熱源,結(jié)合原位自生技術(shù),用鈦鐵、鉻鐵、鉬鐵、石墨和純鐵粉作為原始粉末,在軋輥用高鉻鑄鋼表面制備了陶瓷顆粒增強(qiáng)Fe基熔覆層。利用金相顯微鏡、X射線衍射儀(XRD)、掃描電鏡(SEM)、能譜儀(EDS)、顯微硬度計(jì)、滑動(dòng)磨損試驗(yàn)機(jī)、箱式電阻爐和高溫磨損試驗(yàn)機(jī)等測(cè)試手段,研究了熔覆層的組織及性能。本文采用在高鉻鑄鋼表面預(yù)置粉末的方式進(jìn)行試驗(yàn)研究。研究了激光加工功率、預(yù)置粉末厚度、多道搭接率、正離焦量等參數(shù)對(duì)熔覆層形狀系數(shù)和稀釋率的影響。結(jié)果表明,當(dāng)采用離焦量15mm、激光加工功率900W、掃描速度5mm/s、預(yù)置粉末厚度1.2mm、搭接率為30%時(shí),可以獲得形狀系數(shù)和稀釋率都比較合適,與基材結(jié)合良好的熔覆層。研究了熔覆粉末成分對(duì)熔覆層組織、硬度和常溫耐磨性能的影響。用鈦鐵和石墨制備出TiC增強(qiáng)Fe基熔覆層,熔覆層主要由a-Fe. TiC等物相組成,硬度和耐磨性比基材稍有提高。在鈦鐵和石墨的基礎(chǔ)上加入鉬鐵或鉻鐵,能夠分別在熔覆層中生成TiC-MoC和TiC+Cr7C3,有效提高熔覆層的硬度和耐磨性。若在鈦鐵和石墨的基礎(chǔ)上同時(shí)加入鉬鐵和鉻鐵,熔覆層中生成了TiC、MoC、Cr7C3三種碳化物,當(dāng)鉬鐵和鉻鐵在熔覆粉末中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)各為15%時(shí),熔覆層的硬度和耐磨性最佳,分別為基材的2倍和5倍。系統(tǒng)研究了熔覆粉末中鉻鐵、鉬鐵含量對(duì)熔覆層高溫抗氧化性和高溫磨損性能的影響。含Cr元素的熔覆層能夠在表面形成致密的Cr203氧化膜；Mo元素能夠提高熔覆層基體的熱穩(wěn)定性并能夠改善氧化膜和熔覆層的結(jié)合強(qiáng)度,兩種元素的加入都有利于提高熔覆層的高溫抗氧化性。在提高高溫磨損性能方面,Mo元素作用較大,單獨(dú)加入Cr元素則作用有限。當(dāng)鉬鐵、鉻鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)各為15%時(shí),600℃和800℃氧化增重都僅為基材的1/2,600℃高溫磨損失重僅為基材的1/20。
【關(guān)鍵詞】：激光熔覆 鐵基熔覆層 碳化物增強(qiáng)相 耐磨性 抗氧化性能
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG174.4;TG333.17
【目錄】：

• 摘要11-12
• ABSTRACT12-14
• 第1章 緒論14-26
• 1.1 課題研究背景14-15
• 1.2 軋輥表面處理技術(shù)進(jìn)展15-18
• 1.2.1 軋輥表面強(qiáng)化傳統(tǒng)方法15-16
• 1.2.2 軋輥表面激光改性技術(shù)16-18
• 1.3 激光熔覆技術(shù)研究現(xiàn)狀18-23
• 1.3.1 激光熔覆材料18-21
• 1.3.2 陶瓷顆粒增強(qiáng)金屬基激光熔覆層21-22
• 1.3.3 熔覆層增強(qiáng)相22-23
• 1.4 合金鋼的耐磨性和高溫性能23-24
• 1.5 研究目的和主要內(nèi)容24-26
• 1.5.1 研究目的24
• 1.5.2 研究?jī)?nèi)容24-26
• 第2章 試驗(yàn)材料與方法26-36
• 2.1 試驗(yàn)材料26-28
• 2.1.1 基體材料26-27
• 2.1.2 熔覆材料27-28
• 2.2 試驗(yàn)方法與設(shè)備28-36
• 2.2.1 熔覆層的制備28-32
• 2.2.2 組織和硬度測(cè)試32-33
• 2.2.3 磨損性能測(cè)試33-34
• 2.2.4 高溫抗氧化性能測(cè)試34-36
• 第3章 激光熔覆層的成形及微觀組織36-56
• 3.1 工藝參數(shù)對(duì)熔覆層成形的影響36-42
• 3.1.1 離焦量36-38
• 3.1.2 激光功率38-39
• 3.1.3 預(yù)置粉末厚度39-40
• 3.1.4 搭接率40-42
• 3.2 熔覆層的微觀組織42-55
• 3.2.1 鈦型合金熔覆層的微觀組織42-46
• 3.2.2 鈦鉬型合金熔覆層的微觀組織46-49
• 3.2.3 鈦鉻型合金熔覆層的微觀組織49-52
• 3.2.4 鈦鉬鉻型合金熔覆層的微觀組織52-55
• 3.3 本章小結(jié)55-56
• 第4章 激光熔覆層的硬度及耐磨性56-74
• 4.1 熔覆層的硬度56-62
• 4.1.1 熔覆層的硬度分布56-58
• 4.1.2 合金粉末成分對(duì)硬度的影響58-62
• 4.2 熔覆層的常溫耐磨性能62-69
• 4.2.1 熔覆層的磨損失重曲線62-63
• 4.2.2 合金成分對(duì)熔覆層耐磨性的影響63-65
• 4.2.3 熔覆層磨痕形貌和磨損機(jī)制分析65-69
• 4.3 熔覆層的高溫耐磨性69-73
• 4.3.1 熔覆層的高溫摩擦系數(shù)69-71
• 4.3.2 熔覆層的高溫耐磨性分析71-73
• 4.4 本章小結(jié)73-74
• 第5章 激光熔覆層的高溫抗氧化性能74-92
• 5.1 熔覆層高溫氧化動(dòng)力學(xué)74-77
• 5.1.1 600℃氧化動(dòng)力學(xué)曲線74-76
• 5.1.2 800℃氧化動(dòng)力學(xué)曲線76-77
• 5.2 熔覆層高溫氧化表面的表征77-86
• 5.2.1 熔覆層表面物相分析77-79
• 5.2.2 熔覆層表面形貌及成分分析79-86
• 5.3 熔覆層高溫氧化性分析86-90
• 5.3.1 氧化動(dòng)力學(xué)分析86-88
• 5.3.2 合金成分的影響88-90
• 5.4 本章小結(jié)90-92
• 第6章 結(jié)論92-94
• 參考文獻(xiàn)94-100
• 致謝100-101
• 附件101

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