明弧堆焊奧氏體合金組織及耐磨性的研究.pdf

1、奧氏體堆焊合金因其良好的強(qiáng)韌性，適宜于用作沖擊工況下的機(jī)械零件耐磨材料。添加Nb、V、Ti等強(qiáng)碳化物形成元素，可使該奧氏體合金原位先析出MC型碳化物，細(xì)化γ-Fe晶粒而增強(qiáng)合金韌性。本文采用藥芯焊絲自保護(hù)明弧焊方法在Q235A基體上制備了Cr-Mn-Nb-W-V-Si-Ti多元合金系奧氏體堆焊耐磨合金，通過(guò)光學(xué)顯微鏡、X衍射分析儀、掃描電鏡以及其附屬能譜分析儀及濕砂橡膠輪式磨損試驗(yàn)，考察了外加硬質(zhì)相 WC顆粒、稀土硅、堆焊電流和焊后熱處

2、理等對(duì)其顯微組織及耐磨性的影響。
　　首先，考察了外加 WC顆粒對(duì)其顯微組織及耐磨性的影響。結(jié)果表明，隨焊絲藥芯中 WC增加，奧氏體晶粒細(xì)化，沿晶分布的多元合金化碳化物數(shù)量增加。初生γ-Fe相原位析出了(Nb,Ti,V)C相和殘留WCx顆粒起到晶內(nèi)彌散強(qiáng)化作用，沿晶分布的(Nb,Ti,V)C和M6C(M=Fe, Cr, Mn, V, W)相隔斷了網(wǎng)狀或樹(shù)枝狀沿晶M7C3相，使其細(xì)化、斷續(xù)分布而提高合金韌性，減輕沿晶碳化物數(shù)量增加的

3、不利影響。硬度和磨損測(cè)試結(jié)果顯示，明弧堆焊奧氏體合金洛氏硬度僅有40～47，但其磨損質(zhì)量損失低于高鉻鑄鐵合金，具有良好耐磨性；隨著外加 WC含量提高，奧氏體合金晶內(nèi)和晶界區(qū)域顯微硬度差異顯著減小，合金表面趨于均勻磨損而改善耐磨性。
　　其次，研究了中碳錳鐵和稀土硅含量對(duì) Cr-Mn-Nb-W-V-Si-Ti多元合金系明弧堆焊合金顯微組織及耐磨性的影響。結(jié)果表明，隨著藥芯中碳錳鐵含量增加，合金宏觀硬度持續(xù)提高，磨損質(zhì)量損失ΔM先減小

4、后增大；中碳錳鐵17.5％時(shí)，γ-Fe晶粒最細(xì)，合金耐磨性最佳。隨著稀土硅含量提高，堆焊合金奧氏體基體內(nèi)原位析出的(Nb,Ti,V)C相和殘留 WCx顆粒數(shù)量增加，γ-Fe晶粒先細(xì)化，其沿晶M7C3由網(wǎng)狀或樹(shù)枝狀改變?yōu)閿嗬m(xù)或孤立狀分布，數(shù)量減少；稀土硅6%時(shí)，奧氏體數(shù)量最多，合金耐磨性最佳，隨后γ-Fe相晶粒增大，耐磨性下降。
　　接著，考察堆焊電流對(duì)該明弧堆焊奧氏體合金顯微組織及耐磨性的影響。結(jié)果表明，隨著電流增加，合金宏觀洛氏

5、硬度先升高后降低，耐磨性先改善后下降。隨電流增加，奧氏體晶粒變粗，沿晶M7C3型碳化物數(shù)量增多，原位析出(Nb,Ti,V)C相顆粒增多。電流350A時(shí)，奧氏體數(shù)量最多，合金耐磨性最佳。
　　最后，對(duì)堆焊奧氏體合金進(jìn)行焊后熱處理。隨著熱處理溫度提高，其奧氏體數(shù)量先提高后減少，沿晶碳化物先減少后增加，1150℃時(shí)，奧氏體基體最多，合金耐磨性反而最佳。
　　上述結(jié)果均表明，明弧奧氏體晶內(nèi)原位析出的(Nb,Ti,V)C相和殘留殘留W