Fe-C-Cr-Nb-B系明弧堆焊合金的顯微組織及耐磨性.pdf

1、磨粒磨損理論認為，當材料硬度Hm和磨粒硬度Ha之比大于0.5～0.8時，增加材料硬度，可大幅度提高材料的耐磨性，如在石英磨粒條件下，合金硬度60HRC以上易于滿足該條件。鑒于上述理論，本文在高硬度Fe-C-Cr-B系堆焊合金的基礎上加入適量的含鈮組份-鈮鐵，使之原位析出強化硬質相NbC來提高其宏觀硬度，從而改善耐磨性，成功制備了一種宏觀硬度高達67～68HRC的超高硬度Fe-C-Cr-Nb-B系耐磨堆焊合金，以使該類工件在礦山、冶金等嚴

2、重磨粒磨損工況下可靠持久運行。
　　采用藥芯焊絲自保護明弧焊方法在Q235A基材上熔敷制備Fe-C-Cr-Nb-B系合金，采用光學顯微鏡、X射線衍射儀、洛氏和顯微硬度計、掃描電子顯微鏡以及其電子能譜儀，研究了該若干系列堆焊合金的顯微組織、微區(qū)成分及其性能，并考察了其耐磨性及其磨損機理。
　　首先，研究了Fe-Nb對Fe-C-Cr-B系明弧堆焊合金顯微組織和耐磨性的影響。結果表明，隨著外加Fe-Nb含量增加，該合金組織由共晶轉

3、變?yōu)楹晃龀鯪bC顆粒的亞共晶結構，宏觀硬度從64HRC增加到69HRC。原位析出的NbC相從界面熔合線到堆焊合金表層依次呈點狀、條狀、塊狀、樹枝狀等形態(tài)，NbC相顯微硬度逐漸增加至2290HV0.1。耐磨失重ΔM數據和表面磨痕顯示，原位析出一定數量的NbC顆粒顯著改善了其耐磨性，合金耐磨性與NbC顆粒尺寸、分布和數量有關。試驗以Fe-V代替部分Fe-Nb，結果顯示NbC顆粒稍有減小但分布更為彌散，ΔM先減小然后增加，ΔM后增加的原因

4、在于過量的V使基體“貧碳”、硬度降低而優(yōu)先磨損。
　　接著，保持Fe-Nb含量不變，考察了B4C和Fe-B等含硼組分對Fe-C-Cr-Nb系明弧合金堆焊工藝、顯微組織以及耐磨性的影響。結果表明，B4C和Fe-B均可增強藥芯焊絲的自保護性能，改善焊縫成型。隨含硼組分數量增加，Fe-C-Cr-Nb堆焊合金宏觀硬度從45.5HRC增加到68HRC。基體由γ-Fe轉變α-Fe馬氏體，晶界碳硼化物M23(C,B)6數量逐漸增加是磨損失重ΔM

5、逐漸遞減的主要原因，其磨損機制由磨粒微切削轉變?yōu)槲⒂^斷裂和微切削兩種機制并存，其中微觀斷裂逐漸占主導地位。
　　最后，保持Fe-Nb和含硼組分不變，研究了Fe-Mo和Fe-Cr對Fe-C-Cr-Nb-B明弧堆焊合金顯微組織及耐磨性的影響。結果表明，隨著Fe-Mo含量增加，堆焊合金所含(α-Fe+M3(B,C))共析組織數量減少，尺寸減小，而沿晶碳化物M23(C,B)6數量增多，磨損失重ΔM減小，但由于Mo主要起固溶強化作用，過量M