堆焊硬面合金中碳氮化物質(zhì)點對其組織和性能的影響.pdf

1、現(xiàn)廣泛使用的硬面藥芯焊絲主要是利用碳與鉻、鈦、鋁、釩、鈮等形成碳化物硬質(zhì)點，來提高硬面合金的硬度和耐磨性。由于藥芯焊絲中含碳量較高、合金元素較多，導(dǎo)致堆焊層的碳當(dāng)量較高，使其產(chǎn)生裂紋的趨勢明顯升高，再加上高碳硬面藥芯焊絲堆焊層中的碳化物常呈板條狀，這些板條狀碳化物容易在晶界聚集，造成其成分的分布不均勻，使堆焊層硬面合金的塑性降低，使用過程中容易剝落，使得與其本應(yīng)該起的作用背道而馳。
　　本課題針對傳統(tǒng)硬面合金的不足，結(jié)合堆焊工藝，

2、以Cr13馬氏體不銹鋼為研究對象，提出用氮代替部分碳進行氮合金化，獲得足夠多數(shù)量彌散分布的碳氮化物硬質(zhì)相質(zhì)點。利用這些彌散分布的碳氮化物硬質(zhì)相來提高機械零件耐磨粒磨損性能和耐高溫磨損性能。
　　通過優(yōu)化焊接工藝規(guī)范，在Q235鋼板上堆焊5道4層。用化學(xué)成分分析儀分析堆焊層熔敷金屬成分及含量，用高溫攝影儀觀察熔敷金屬在加熱和冷卻過程中組織變化規(guī)律，對截取試樣在450℃～600℃不同溫度下回火熱處理，用洛氏硬度計測量硬度，用金相顯微鏡

3、觀察顯微組織，用自制磨粒磨損試驗機測量磨損失重，用高溫磨損試驗機測量試樣在500℃高溫下磨損失重，用掃描電鏡觀察堆焊層微觀組織和磨損形貌，用電子探針對第二相粒子和磨屑進行能譜點分析，研究結(jié)果如下：
　?。?）所研制的硬面藥芯焊絲堆焊層組織為馬氏體+殘余奧氏體，同時在基體和晶界分布著均勻細小的碳氮化物（Nb、V、Cr)x(C、N)y，且硬面合金組織隨著氮化鉻和氮化物形成元素釩、鈮的加入而細化，當(dāng)?shù)t添加量超過一定值時，堆焊層將形成

4、氮氣孔。
　?。?）藥芯焊絲中僅添加氮化鉻，堆焊層硬度變化不大，當(dāng)添加釩、鈮后，焊態(tài)下堆焊層硬度隨著氮化鉻含量的增加而增加。對堆焊層金屬進行回火熱處理時，當(dāng)回火溫度在450℃以下時，堆焊層硬度幾乎沒有變化；當(dāng)回火溫度為480℃時，堆焊層硬度略有下降；繼續(xù)提高回火溫度，堆焊層硬度先回升后降低。
　?。?）在藥芯焊絲中添加2％鈮鐵、2%釩鐵和5%氮化鉻，焊態(tài)下堆焊層耐磨粒磨損性能比碳合金化硬面合金提高約30%。采用合適的熱處理方

5、案，氮合金化硬面合金堆焊層耐磨粒磨損性能比未熱處理時提高約15%，比碳合金化硬面合金堆焊層的耐磨粒磨損性能提高約35%。
　?。?）高溫磨損的主要失效形式為高溫氧化皮的剝落、摩擦磨損和磨粒磨損，藥芯焊絲中添加釩鐵、鈮鐵和氮化鉻可有效提高堆焊層焊態(tài)下的耐高溫磨損性能。在磨損環(huán)境溫度為500℃時，500℃以下回火熱處理對堆焊層耐高溫磨損性能影響不大，500℃以上回火熱處理，碳合金化硬面合金堆焊層耐高溫磨損性能不斷下降，而氮合金化硬面合