多层多道堆焊对中碳调质钢显微组织及力学性能的影响

摘要

辊式破碎机在破碎作业中起着至关重要的作用，其主体部件是破碎辊，是辊式破碎机直接与物料接触进行加压的工作件。辊面磨损严重，且随着破碎机运转时间的增长，辊面磨损日益加剧。这是辊式破碎机最大的缺点，严重影响和制约了辊式破碎机的广泛应用。采用堆焊的方法对辊面进行修复可以在很大程度上延长辊式破碎机的使用寿命。
　　本文采用调质状态下的45钢作为基体材料，在冰冷条件下，进行单层单道焊和单层多道堆焊。通过观察焊接热影响区的显微组织，并对其相应显微硬度及冲击韧性进行测试，优选出一组焊接工艺参数。采用优选出的焊接工艺参数，进行多层多道堆焊。通过分析焊接热影响区显微组织、显微硬度和冲击韧性的变化，以及观察冲击断口形貌，得出多层多道堆焊对调质状态下的45钢的影响规律。
　　在冰冷条件下，优化得到的工艺参数是:焊接电流300A、电弧电压29V、行走速度60mm/min、焊缝宽度60mm。当以优化得到的工艺参数进行堆焊时，单层单道焊和单层多道堆焊焊接热影响区的显微组织晶粒细小，显微硬度值较高且分布均匀，冲击韧性好。
　　45调质钢焊接热影响区由三个区域组成，完全淬火区、不完全淬火区和回火区。完全淬火区和不完全淬火区组织主要是M-A块状组织和铁素体，还有少部分的索氏体/屈氏体，回火区主要组织为细小块状铁素体。
　　多层多道堆焊起到了晶粒细化的作用，并且促使焊缝组织形态发生转变。多层多道堆焊后，焊缝中等轴晶晶粒细化，柱状晶向细小等轴晶转变。与单层单道焊和单层多道堆焊试样相比，多层多道堆焊试样焊接热影响区组织形态不变。但完全淬火区内M-A组织体积分数降低，并逐渐稳定，且平均截线长度减小。
　　多层多道堆焊对焊接热影响区显微硬度值及其分布有显著影响。多层多道堆焊后，完全淬火区显微硬度值降低，并逐渐稳定，且显微硬度值波动显著减小。
　　多层多道堆焊对焊接热影响区（尤其是完全淬火区）冲击韧性具有明显的改善作用。多层多道堆焊后，完全淬火区冲击吸收功明显增多，但增长幅度逐渐减小。表明，完全淬火区冲击韧性最终将趋于稳定。

目录

声明

摘要

图表清单

1 引言

1．1 背景

1．1．1 物料的破碎

1．1．2 辊式破碎机破碎机理

1．1．3 辊式破碎机磨损机理

1．2 辊式破碎机辊面的堆焊修复

1．2．1 堆焊修复辊式破碎机

1．2．2 多层多道堆焊

1．3 焊接热影响区组织及性能

1．3．1 焊接热影响区组织分布

1．3．2 焊接热影响区组织转变及特点

1．3．3 焊接热影响区力学性能

1．4 焊接热影响区粗晶区脆性的改善

1．5 研究内容及意义

1．5．1 研究内容

1．5．2 研究意义

1．5．3 技术路线

2 试验材料及分析测试方法

2．1 试验材料及设备

2．1．1 试验材料

2．1．2 焊接设备

2．2 堆焊工艺

2．2．1 单层堆焊

2．2．2 多层堆焊

2．3 显微组织分析方法

2．3．1 OM分析

2．3．2 SEM分析

2．4 性能测试方法

2．4．1 维氏硬度测试

2．4．2 冲击韧性测试

3 堆焊工艺参数优化

3．1 单层单道焊工艺参数优化

3．1．1 单层单道焊接热影响区显微组织

3．1．2 单层单道焊接热影响区力学性能

3．1．3 小结

3．2 单层多道堆焊工艺参数优化

3．2．1 单层多道堆焊焊接热影响区显微组织

3．2．2 单层多道堆焊焊接热影响区力学性能

3．2．3 小结

3．3 本章小结

4 多层多道堆焊对焊接热影响区显微组织的影响

4．1 多层多道堆焊对焊缝显微组织的影响

4．1．1 多层多道堆焊对焊缝显微组织形态的影响

4．1．2 多层多道堆焊对焊缝显微组织晶粒大小的影响

4．2 多层多道堆焊对焊接热影响区显微组织的影响

4．3 本章小结

5 多层多道堆焊对焊接热影响区力学性能的影响

5．1 多层多道堆焊对焊接热影响区显微硬度的影响

5．2 多层多道堆焊对焊接热影响区冲击韧性的影响

5．2．1 多层多道堆焊焊接热影响区冲击韧性结果

5．2．2 断口形貌分析

5．3 本章小结

6 结论

参考文献

个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果

致谢