等離子束流表面熔覆層顯微組織與耐磨性的研究.pdf

1、磨損是煤礦機械零部件在使用過程中最主要的失效形式。除了材料自身磨損失效外，還需頻繁更換零件，造成生產(chǎn)率下降，進而導致材料和能源的極大浪費。等離子束流表面熔覆技術(shù)通過在金屬材料表面獲得與之呈冶金結(jié)合的具有耐磨、耐蝕、耐熱性能的熔覆層，實現(xiàn)延長其使用壽命的目的，此技術(shù)在解決磨損問題方面得到了廣泛應(yīng)用。
　　 本文針對刮板輸送機中部槽的工況和材質(zhì)設(shè)計了兩種高鉻鑄鐵型鐵基自熔性合金粉末，采用等離子束流表面熔覆技術(shù)在其表面進行熔覆。通過金

2、相組織觀察、掃描分析及能譜分析、X-射線衍射分析、硬度測試、磨損試驗及磨損試樣磨損面的觀察，系統(tǒng)地研究了熔覆工藝參數(shù)、化學成分對熔覆層組織和性能的關(guān)系，探討了熔覆層的磨損機理，并進行了井下生產(chǎn)試驗。
　　 影響表面熔覆層質(zhì)量的因素眾多且存在交互作用。在設(shè)定噴嘴與基材間的高度為24～26mm和離子氣量為10L/min的條件下，設(shè)計正交表對其工藝進行極差分析，以熔覆層的稀釋率和形狀系數(shù)作為檢驗指標，得出各因子影響順序為：熔覆電流＞熔

3、覆速度＞送粉量。優(yōu)化后的熔覆工藝方案為：熔覆電流Ⅰ為220A，熔覆速度V為380mm/min，送粉量M為50g/min。驗證性試驗表明，該工藝參數(shù)滿足熔覆層對稀釋率和形狀系數(shù)的要求。
　　 熔覆層的組織均由奧氏體枝晶、合金碳化物或硼化物及枝晶間的共晶體組成。對比高碳配方(Fe01)和高硼配方(Fe02～Fe05)熔覆層的物相，結(jié)果表明：前者熔覆層物相主要由γ-(Fe)和(Cr,Fe)7C3相組成；后者熔覆層物相主要由γ-(Fe)

4、、(Cr,Fe)2B、和Fe2B相組成?；牡臒嵊绊憛^(qū)分為過熱區(qū)、相變再結(jié)晶區(qū)和不完全再結(jié)晶區(qū)。研究表明：等離子束流表面熔覆層的凝固是快速非平衡動態(tài)凝固過程，熔池中的液態(tài)金屬在等離子束流的作用下，發(fā)生著強烈地對流運動并以非均勻形核方式凝固，沿著與熱流相反的方向從基材向熔池中心凝固，靠近基材部位形成粗大的樹枝晶，熔池中心為等軸晶，邊緣部位較為細小的等軸晶。
　　 通過對熔覆層性能測試，結(jié)果表明：由基體至熔覆層表面大致呈梯度分布，配

5、方Fe04熔覆層顯微硬度和表面洛氏硬度值最高；Q235鋼、16Mn鋼試樣的磨損形式主要是犁溝，試樣表面出現(xiàn)大塊剝落的現(xiàn)象；配方Fe04熔覆層試樣的磨損形式為微切削磨損，耐磨性最好，其耐磨性分別是Q235鋼的5.7倍、16Mn鋼的5.1倍，其余配方熔覆層試樣的磨損形式主要是微觀切削和微觀剝落，耐磨性次于配方Fe04。
　　 利用優(yōu)化得到的等離子束流表面熔覆工藝參數(shù)，使用Fe04配方合金粉末，對40T、40TX中部槽進行熔覆處理，得