超高硬度耐磨抗裂堆焊材料的強(qiáng)韌化研究.pdf

1、冷軋工作輥的堆焊修復(fù)是冶金行業(yè)的重大課題,要求堆敷金屬具有超高硬度、高抗裂性及高強(qiáng)韌性.但隨著硬度的提高,堆焊層的韌性及抗裂性顯著下降,難以滿(mǎn)足冷軋工作輥對(duì)堆敷金屬的要求,至今冷軋工作輥用堆焊材料在國(guó)內(nèi)外尚屬空白.開(kāi)發(fā)出具有超高硬度、耐磨、抗裂的堆焊材料是冶金行業(yè)急切呼喚開(kāi)發(fā)的項(xiàng)目.該文基于金屬材料的相變強(qiáng)化、固溶強(qiáng)化、細(xì)晶強(qiáng)化以及析出強(qiáng)化等理論,采用目前材料研究中先進(jìn)的試驗(yàn)優(yōu)化技術(shù),在堆焊藥芯焊絲配方合金系統(tǒng)的研制中首次應(yīng)用二次通用旋

2、轉(zhuǎn)回歸技術(shù),建立了堆敷金屬的硬度、磨損體積、沖擊功及裂紋長(zhǎng)度等性能與C、Cr、Mo、W、V各元素編碼因子間的數(shù)學(xué)模型.并利用所建模型,對(duì)堆敷金屬性能與因子間的相關(guān)性進(jìn)行了定性和定量分析.采用最優(yōu)化技術(shù),求解出滿(mǎn)足冷軋工作輥技術(shù)要求的最優(yōu)堆焊藥芯焊絲配方.光鏡、掃描電鏡觀察檢測(cè)的結(jié)果表明,堆敷金屬中的組織主要由分布在晶界上的網(wǎng)狀白色共晶組織+淺灰色的淬火馬氏體+黑灰色的回火馬氏體+細(xì)小彌散分布的顆粒狀碳化物組成.其中共晶碳化物主要有三種形

3、態(tài):塊狀、魚(yú)骨狀和長(zhǎng)條狀,這些碳化物是由多種元素共同組成的復(fù)合碳化物.在對(duì)堆敷金屬中的裂紋、沖擊斷口形貌觀察分析的基礎(chǔ)上,提出了超高硬度堆焊材料的強(qiáng)韌化機(jī)理.通過(guò)對(duì)堆敷金屬不同的回火工藝研究,從相變熱力學(xué)角度對(duì)殘余奧氏體、淬火馬氏體的分解以及滲碳體從馬氏體、奧氏體中的析出進(jìn)行計(jì)算,建立了析出碳化物顆粒與回火溫度之間的數(shù)學(xué)模型.從組織工程的角度,根據(jù)堆敷的金屬組織組成進(jìn)行設(shè)計(jì),采用微合金化技術(shù),考察了釔基稀土合金、稀土氧化物、鈦、鈮、鉭等

4、不同變質(zhì)劑加入對(duì)堆敷金屬組織和性能的影響,并得出各自不同的最佳加入量.結(jié)合組織的觀察分析,探討不同的變質(zhì)劑對(duì)堆敷金屬性能影響的機(jī)理,得出可以通過(guò)微合金化技術(shù)細(xì)化晶粒、改善共晶碳化物的形態(tài)分布、均勻成分、變質(zhì)夾雜物的冶金效應(yīng)提高堆敷金屬的強(qiáng)韌性.在堆焊工藝研究中,首次利用電磁攪拌技術(shù),通過(guò)改變堆敷金屬的一次結(jié)晶組織,提高堆敷金屬的性能.探討不同的電磁攪拌參數(shù)(磁場(chǎng)攪拌頻率f、磁感應(yīng)強(qiáng)度B)對(duì)堆焊焊縫形狀、組織以及堆敷金屬中的夾雜物數(shù)量、尺