原位合成硬質(zhì)顆粒增強Fe基堆焊材料研究.pdf

1、現(xiàn)代工業(yè)領域中使用的高硬度耐磨堆焊材料通常含碳和合金元素量較高,其作用主要是在堆焊層中形成高硬度的合金碳化物以達到增強鐵基堆焊層的目的。但隨著此類材料的廣泛應用,發(fā)現(xiàn)其存在熔敷合金層韌性較差,碳化物在高溫下易分解等問題,致使堆焊層的耐磨性能下降,大幅度縮短了設備及工件的使用壽命。因此,研制一種碳和合金元素含量較低且硬度高、耐磨性能優(yōu)良的堆焊材料具有重要的工程應用價值。
　　本文首先設計了一種通過鎢極氮弧工藝來熔敷實現(xiàn)原位合成氮化物

2、硬質(zhì)顆粒增強 Fe基堆焊層的試驗方法。探索在N2為主要保護氣體的電弧條件下,不同的合金元素形成氮化物硬質(zhì)顆粒相的規(guī)律,并分析了硬質(zhì)相的析出行為及強化機制。同時,采用現(xiàn)代測試手段對熔敷合金層的組織結(jié)構(gòu)與性能進行了表征,結(jié)果表明,堆焊層中析出硬質(zhì)相的數(shù)量和尺寸隨著混合氣中氮氣比例以及硼含量的上升而增加,堆焊層的顯微硬度最高可達998 HV。析出的硬質(zhì)相主要有方形或樹枝形的TiN、塊狀的TiB2和顆粒狀的(Ti、V)N三種。針對其微觀結(jié)構(gòu)的研

3、究表明,TiB2和VN是以先析TiN為形核基底,長大后分別形成TiB2-TiN和(Ti、V)N復合增強相,且呈非連續(xù)的顆粒狀和方形塊狀分布于基體之中,從而使熔敷合金層具有較好的韌性和抗裂性能。
　　在此研究基礎之上,試制出一種新型自保護藥芯焊絲,利用空氣中的N2和焊絲藥芯中的強氮化物形成元素,在明弧堆焊工藝條件下制備出含有碳氮化物增強顆粒的熔敷合金。堆焊層的組織為馬氏體、碳氮化物析出相和殘余奧氏體。析出相主要為 Ti(C、N)和V