【摘要】：隨著煤礦生產(chǎn)條件的不斷惡化,采煤機各零部件將在異常復雜苛刻的工況下工作,并因受磨損、腐蝕或磨蝕作用而加速報廢,其中磨損失效最嚴重。采煤機框架用ZG30Mn2(低合金耐磨鑄鋼)內(nèi)部存在諸多鑄造缺陷將加速其失效過程,為提高采煤機框架的使用壽命,需對其易損部位進行修復強化處理。堆焊和熱噴涂技術是提高機械零部件表面性能的重要途徑之一；而激光熔覆技術則可獲得更高性能(如耐磨、耐蝕、抗氧化、抗沖蝕磨損等)的熔覆層,工程應用前景廣闊。本文研究了ZG30Mn2激光修復工藝及組織性能,觀察比較了不同合金系的成形、組織、性能,分了析熔覆層組織的顯微結構、晶體生長方式、合金成分對熔覆層質(zhì)量的影響、熔覆層裂紋產(chǎn)生機理及防止措施,針對優(yōu)選合金材料,提出優(yōu)化后的激光工藝參數(shù),為采煤機框架的激光修復提供理論與實驗基礎。采用光學顯微鏡和掃描電子顯微鏡觀察熔覆層組織,采用能譜分析儀進行點成分分析,結合顯微硬度計對熔覆層及基材熱影響區(qū)進行硬度測定。根據(jù)熔覆合金成形、氣孔及裂紋工藝試驗和激光工藝參數(shù)優(yōu)化試驗的結果,Fe308.Fe313.Fe45.Ni26.Ni35等合金與ZG30Mn2能實現(xiàn)良好的冶金結合,P=2.5～4.0kW,v=2.5mm/s～ 4.5mm/s; Fe55、Fe60、Ni55、Ni60等合金與ZG30Mn2結合效果一般且熔覆層裂紋傾向大,P=3.0～3.8kW,v=2.5mm/s～3.5mm/s; Fe316合金、Co基合金與ZG30Mn2結合性差,為保熔覆層與基材的緊密結合并滿足工況要求,需選擇合適的激光熔覆工藝參數(shù)和合金過渡層,并調(diào)整熔覆材料成分；含WC的熔覆層硬度提升,裂紋傾向也顯著增加,需提高激光功率P,降低掃描速度v,并配合預熱處理；各合金系熔覆層的硬度值在320HV-600HV之間,均能滿足采煤機框架有關耐磨性的要求。激光熔覆合金熔凝冷過程快,液態(tài)金屬中析出大量晶核,在液固界面很窄的區(qū)域內(nèi)形成一層平面晶；在優(yōu)先生長位向下,沿垂直于結合界面長成胞狀晶；胞狀晶生長不及,又生成大量的樹枝晶,并形成了初晶相具有一定方向性的胞狀晶和樹枝晶混合的細密顯微結構,胞狀晶和樹枝晶生長中排到外延的其他成分則以共晶組織或固溶體形式保留下來。Ni60+WC復合合金熔覆層的顯微結構形貌,隨熱循環(huán)作用的不同有很大差異,當Fe308合金過渡層對Ni60+WC復合合金層有預熱作用時,Ni基合金層中將出現(xiàn)大量形態(tài)各異的層片狀共晶組織和不規(guī)則塊狀合金化合物(多元合金硼化物、Cr-C合金化合物等),在提高熔覆層耐磨性的同時,用作共晶組織析出的主干和共晶組織之間形成潛在“顯微裂紋源”和“裂紋通道”,降低熔覆合金層的抗裂性能。ZG30Mn2激光熔覆,因基材表層存在的疏松、孔洞及顯微裂紋等缺欠的存在,熔覆層裂紋傾向增加,需選擇合適方法降低基材缺欠對熔覆層質(zhì)量的影響。通過對不同熔覆組織進行顯微硬度測定,結合其顯微組織特點及裂紋形貌、裂紋擴展路徑,對熔覆層裂紋產(chǎn)生的機理進行簡要分析,討論不同的熔覆合金成分、激光熔覆工藝參數(shù)、拘束形式、過渡層及預熱處理等因素對熔覆層裂紋的影響規(guī)律,提出熔覆層裂紋的防治措施,為ZG30Mn2的激光熔覆工藝的制定提供試驗依據(jù),將激光熔覆技術推廣于鑄鋼件的修復強化生產(chǎn)。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：山東大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TD421.6;TG174.4

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本文編號：2361468