本文選題：球墨鑄鐵 + 激光熔覆��； 參考：《沈陽航空航天大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：球墨鑄鐵具有較高強度、一定韌性和塑性,同時還具有耐磨、減震、易切削、對缺口不敏感等特性,可代替碳鋼和合金鋼制造一些受力復(fù)雜,強度、韌性和耐磨性要求高的零件,如曳引輪、曲軸、缸套、軋輥等,因此在工業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用,但球墨鑄鐵在苛刻的使用環(huán)境中,經(jīng)常因表面經(jīng)受磨損而導(dǎo)致失效。目前此類零件修復(fù)方法主要有熱噴涂、堆焊等,但性能和使用效果有待進(jìn)一步提高。為了顯著提高球墨鑄鐵表面硬度和耐磨性能,本文采用激光熔覆方法,在球墨鑄鐵QT600-3表面制備了Co基合金、5%TiC/Co基合金、10%TiC/Co基合金、30%TiC/Co基合金熔覆層并探索了在球墨鑄鐵表面激光熔覆TiC/Co基合金熔覆層最佳熔覆工藝。通過GX71型Olympus金相顯微鏡、Zeiss-Sigma掃描電鏡、X′Pert MPD Pro型X射線衍射儀、JEOL2100F型透射電鏡、HVS1000數(shù)顯顯微硬度計、MM200型磨損試驗機等分析手段,系統(tǒng)分析熔覆層的微觀組織及缺陷、物相組成及硬度和耐磨性等性能,研究熔覆層合金材料成分及激光熔覆工藝參數(shù)對熔覆層的影響規(guī)律,揭示了熔覆層的耐磨機理,并對Co基、TiC/Co基熔覆合金的激光熔覆工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,獲得的研究結(jié)果如下:(1)球墨鑄鐵QT600-3表面激光熔覆層表面成形良好,無裂紋、氣孔等缺陷;熔覆層分為熔化區(qū)、結(jié)合區(qū)和熱影響區(qū),熔覆層與基體冶金結(jié)合良好;熔化區(qū)由表層的樹枝晶和內(nèi)部的胞狀晶組成,在熱影響區(qū)發(fā)生了組織轉(zhuǎn)變,形成了馬氏體并且球狀石墨部分溶解,直徑變小。(2)TiC顆粒在熔覆層中呈熔化和未完全熔化狀態(tài),含量由基體到熔覆層表層逐漸增加。(3)Co基合金熔覆層主要由γ-Co、CoCx和Cr_7C_3相組成,TiC/Co基合金熔覆層主要由γ-Co、TiC、CoCx和少量的Cr_7C_3相組成。(4)Co基合金或者TiC/Co基合金熔覆層硬度隨著離球墨鑄鐵基體表面距離增加,在熱影響區(qū)和結(jié)合區(qū)硬度快速提高,而在熔覆層硬度增加緩慢,直到熔覆層表層硬度又有快速提高。(5)相比球墨鑄鐵表面激光熔覆鈷基合金熔覆層的硬度,TiC/Co基合金熔覆層硬度顯著提高,且隨著TiC含量的增加而增加。Co基合金熔覆層的最高硬度達(dá)到1077HV0.2,提高到球墨鑄鐵基體的4倍以上。當(dāng)TiC含量達(dá)到30%時,熔覆層的硬度達(dá)到1278.8HV0.2,提高到球墨鑄鐵基體的5倍以上。(6)30%TiC/Co基合金熔覆層的磨損表面沒有明顯的犁溝和凸起的顆粒,熔覆層磨損機制主要以磨粒磨損為主,平均摩擦系數(shù)為0.2315,耐磨性較球墨鑄鐵基體提高了210倍;Co基合金熔覆層磨損表面具有明顯的犁溝和局部撕脫現(xiàn)象,磨損機制主要為磨粒磨損和粘著磨損,平均摩擦系數(shù)為0.4914,耐磨性較球墨鑄鐵基體提高了74倍。(7)在本研究范圍內(nèi),球墨鑄鐵表面激光熔覆Co基合金熔覆層最佳工藝參數(shù)為:激光功率P=3kW、熔覆速度V=350mm/min,光斑直徑為2mm,搭接率1.5;球墨鑄鐵表面激光熔覆TiC/Co基合金熔覆層最佳工藝參數(shù):激光功率P=3.4KW,熔覆速度V=400mm/min,光斑直徑為2mm,搭接率為1.5。
[Abstract]:Ductile iron has high strength, ductility and ductility, at the same time, it also has the characteristics of wear resistance, shock absorption, easy cutting and insensitivity to notches. It can replace carbon steel and alloy steel to make some complicated force and strength. Parts with high toughness and wear resistance, such as traction wheel, crankshaft, cylinder liner and roller, are widely used in industry. At present, the main repair methods of this kind of parts are thermal spraying and surfacing welding, but the performance and application effect need to be further improved. In order to improve the surface hardness and wear resistance of nodular cast iron, the laser cladding method is used in this paper. Co-base alloy 5TiC- / Co-based alloy and TiC- / Co-based alloy cladding layer were prepared on the surface of nodular cast iron QT600-3. The optimum cladding process of TiC/Co based alloy cladding on the surface of ductile iron by laser cladding was investigated. By means of GX71 Olympus metallographic microscope and Zeiss-Sigma scanning electron microscope and X-ray diffractometer JEOL2100F transmission electron microscope and HVS1000 microhardness tester MM200, the microstructure and defects of the cladding layer were systematically analyzed. The phase composition, hardness and wear resistance of the cladding layer were studied. The influence of the composition of the alloy material and the laser cladding process parameters on the cladding layer was studied, and the wear resistance mechanism of the cladding layer was revealed. The laser cladding process parameters of Co-based TiC- / Co-based cladding alloy are optimized. The results obtained are as follows: 1) the surface of the laser cladding coating of nodular cast iron QT600-3 is well formed, free of cracks, porosity and other defects, the cladding layer is divided into melting zone, In the bonding zone and heat affected zone, the cladding layer binds well to the matrix metallurgy, and the melting zone consists of dendrites in the surface layer and cellular crystals in the inner layer. The microstructure changes in the heat affected zone, martensite is formed and the nodular graphite is partially dissolved. The diameter of TiC particles in the cladding layer becomes smaller, and the tic particles are melted and not completely melted in the cladding. The content from the substrate to the surface of the cladding layer increased gradually. The coating mainly consisted of 緯 -CoCX CoCx and Cr_7C_3 phase, mainly composed of 緯 -CoC / Co base alloy cladding layer and a little Cr_7C_3 phase. The hardness of the cladding layer of Co base alloy or TiC/Co base alloy was with the separation of nodular ink. The surface distance of cast iron matrix is increased, The hardness increases rapidly in the heat-affected zone and the bonding zone, while the hardness increases slowly in the cladding layer. The hardness of the laser cladding cobalt-based alloy cladding layer was significantly higher than that of the nodular cast iron surface laser cladding coating, and the hardness of the TiC- / Co-based alloy cladding layer was significantly increased, until the surface hardness of the cladding layer increased rapidly. With the increase of TiC content, the maximum hardness of the cladding layer is 1077HV0.2, which is more than 4 times of that of ductile iron matrix. When the content of TiC reaches 30, the hardness of the cladding layer reaches 1278.8 HV0.2, which is more than 5 times of that of nodular cast iron. There is no obvious ploughing groove and raised particles on the wear surface of the cladding layer. The wear mechanism of the cladding layer is mainly abrasive wear. The average friction coefficient is 0.2315. The wear resistance is 210 times higher than that of the nodular cast iron matrix. The wear surface of the cladding layer has obvious ploughing and local avulsion, and the wear mechanism is mainly abrasive wear and adhesion wear. The average friction coefficient is 0.4914, and the wear resistance is 74 times higher than that of the ductile iron matrix. The optimum technological parameters of laser cladding Co-based alloy coating on the surface of nodular graphite cast iron are as follows: laser power Pu 3kW, cladding speed VN 350mm / min, spot diameter 2mm, lap ratio 1.5.The optimum technological parameters of laser cladding TiC/Co base alloy cladding on nodular cast iron surface are as follows: The optical power is 3.4kW, the cladding speed is 400 mm / min, the spot diameter is 2 mm, the lap ratio is 1.5 mm.
【學(xué)位授予單位】：沈陽航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TG174.4

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本文編號：1904833