高頻感應熔覆鐵基合金涂層的組織與性能研究.pdf

1、鋼鐵材料因具有資源豐富、價格低、強度高、機械性能優(yōu)異等優(yōu)點，被廣泛用于工業(yè)生產中，目前鋼鐵材料磨損、腐蝕、沖擊、斷裂等失效和破壞現(xiàn)象也比較普遍，大大限制了鋼鐵材料在一些領域的應用，給國民經濟和社會發(fā)展造成不應有的損失。表面熔覆技術是近年來迅速發(fā)展起來的一種材料表面改性技術，作為一種有效的方法，能以較低的成本在材料表面制備出耐磨、耐腐蝕、耐沖擊性能好的涂層，使材料的整體性能大幅提升。目前，對材料表面改性的研究主要采用激光焊、熱擴滲、電弧噴

2、涂、碳弧堆焊、復合電沉積等方法，而與這些方法相比，高頻感應熔覆具有加熱速度快、熱變形小、工藝操作簡單以及環(huán)境污染小等優(yōu)點而備受關注，因此研究如何采用高頻感應熔覆技術來改善材料表面的硬度、耐摩擦磨損、耐腐蝕、抗沖擊等性能成為研究的方向。
　　本文通過采用高頻感應熔覆技術，以不同成分配比的鐵基合金混合粉末為原料，在Q235表面熔覆不同性能的鐵基合金涂層，利用X射線衍射儀、金相顯微鏡、掃描電鏡、硬度計、沖蝕磨損試驗機和電化學腐蝕儀對鐵基

3、合金涂層的物相、顯微組織、硬度及耐腐蝕性等進行了測試和研究。研究的結果和主要結論如下:
　　(1)通過對Fe-B涂層的顯微組織分析知，在涂層中有兩種不同的相生成，樹枝狀的Fe2B和楔形狀的FeB相，分析發(fā)現(xiàn)在涂層熔覆過程中，由于涂層中B原子的擴散速度不同，導致B含量在涂層中分布不同，就會和鐵原子形成不同的物相，隨著B含量的增加，楔形狀的FeB相逐漸增多。由于FeB及Fe2B硬質相的生成，可以提高試樣的表面硬度，最高硬度可以達到64

4、.77HRC，是基體硬度的兩倍多?；w表面的耐磨性能隨著B原子比例的增加而降低，沖蝕磨損率最低達1.02％，是基體磨損率的1/3，楔形狀的FeB在增加涂層的硬度的同時，會降低涂層的耐磨性能。
　　(2)通過對Fe80P13C7和Fe80P11C9合金涂層的物相和顯微組織觀察分析知，涂層中形成了鐵碳、鐵磷相，涂層與基體界面處有一條光亮帶，涂層元素與基體經過擴散、熔融、凝固后形成了良好的冶金結合。在進行涂層硬度、沖蝕磨損試驗和電化學腐

5、蝕實驗時發(fā)現(xiàn)，熔覆涂層Fe80P13C7和Fe80P11C9具有較高的硬度值，平均值為44.02HRC和49.47HRC，顯著提高了基體的硬度(33.33HRC)，熔覆涂層的沖蝕磨損率達1.61％，由物相分析知新生成的鐵碳、鐵磷相具有增強基體耐磨性能的作用。熔覆涂層的腐蝕電流密度最低為-2.129mA/cm2，低于基體的-1.192mA/cm2，腐蝕速率為0.0877mm/a，明顯低于基體的0.2395mm/a，研究表明涂層中致密的枝狀

6、晶能顯著提高基體表面的耐磨性和耐腐蝕性能。
　　(3)從不同球磨時間得到的Fe71Nb6B23的粉末及其涂層的XRD檢測中發(fā)現(xiàn)，粉末中只生成了FeB相，涂層中生成了Fe2B、NbB、Fe2Nb相，從涂層顯微組織圖中可以觀察到，涂層與基體在界面結合處有枝狀晶出現(xiàn)，涂層在熔覆過程中，涂層原子與基體原子之間會不斷熔融擴散，凝固結晶，與基體界面實現(xiàn)了比較好的冶金結合，涂層內部組織主要呈枝狀晶，增加球磨時間能細化涂層枝晶組織，使涂層組織中枝