铁基高温耐磨堆焊焊条及其堆焊合金的组织和性能

摘要

钴基司太立(Stellite)合金和镍基耐磨材料是目前国内外市场上最常见的高温耐磨堆焊材料，它们在耐磨和高温稳定性方面都有着非常好的效果，但是由于价格昂贵，应用推广较难。因此研究一种价格低廉的铁基高温耐磨堆焊材料就显的尤为重要。本文采用H08A碳钢作为焊芯，在药皮中加入适量的高碳铬铁、石墨、碳化钨、钒铁、钛铁、钼铁、硅铁、大理石、萤石等粉末，配制出了一种高温耐磨堆焊焊条及其堆焊合金。采用了光学金相显微镜、电子显微镜、X射线衍射分析仪、洛氏硬度计和显微硬度计等设备分析了堆焊合金的组织及性能。重点研究了石墨、硅铁、钼铁以及堆焊层数对堆焊层组织及性能的影响。实验结果表明：
　　(1)石墨添加量增加会导致焊接烟尘变大，焊后脱渣困难；在6％以内，石墨含量越多，堆焊层的共晶组织和颗粒增强相越多，硬度和耐磨性能越好，超过6%组织出现石墨化，硬度和耐磨性能下降。
　　(2)在不超过12%的添加量范围内，硅铁越多越有利于改善焊缝金属的流动性和气孔问题。超过12%后由于过量的Si生成SiO2堵住气道而产生内气孔；硅含量的增加能够促进合金元素的固溶和碳化物的析出，还能让组织细化，均匀化，使合金组织出现固溶强化、细晶强化以及弥散强化三种强化机制；不超过10%的条件下适当的增加硅铁的含量能够改善堆焊的硬度和耐磨性能。
　　(3)钼铁含量的增加可以促使合金中共晶组织和碳化物颗粒增强相数量的增多，当钼铁的含量增加到18%之后，弥散分布的碳化物颗粒逐渐聚集在一起形成块状；堆焊层的硬度随着钼铁的增加而增加，超过16%之后硬度的上升幅度较小，并且堆焊层出现脱渣困难、抗裂性变差；钼铁超过12%以后，堆焊层的耐磨性能随着钼增加开始下降。
　　(4)随着堆焊层数的增加，母材对堆焊层的稀释作用越弱，堆焊层组织的结晶过程完成的更加彻底，同时出现的弥散强化相越多，堆焊层的硬度也越来越高。多层多道焊的时候要控制好层间的温度，太低弱化了焊前预热的作用，太高会造成热输入量大，造成合金元素烧损。调节出合适的焊接工艺参数是保证堆焊合金性能的重要前提。

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第1章 绪论

1.1 再制造工程及其发展

1.2 表面工程技术

1.3 高温耐磨堆焊焊条

1.4 研究的意义和内容

第2章 实验材料及方法

2.1 实验材料

2.2 实验设备

2.3 实验流程

2.4 实验方法

第3章 堆焊焊条的设计

3.1 合金体系的确定

3.2 药皮渣系的确定

3.3 粘结剂的选择

第4章 石墨对堆焊合金工艺、组织及性能的影响

4.1 引言

4.2 石墨对堆焊层工艺性能的影响

4.3 焊态堆焊合金组织分析

4.4 热处理后堆焊合金组织分析

4.5 堆焊合金硬度的分析

4.6 堆焊层的耐磨性能分析

4.7 本章小结

第5章 硅铁对耐磨堆焊合金工艺、组织及性能的影响

5.1 引言

5.2 硅铁对耐磨堆焊合金工艺性能影响分析

5.3 堆焊层合金组织分析

5.4 堆焊层的硬度分析

5.5 堆焊层的耐磨性能分析

5.6 本章小结

第6章 钼铁对高温耐磨堆焊合金组织及性能的影响

6.1 引言

6.2 钼对堆焊合金工艺性能的影响

6.3 钼对堆焊合金组织的影响

6.4 热处理对堆焊合金组织的影响

6.5 堆焊合金硬度的研究

6.6 堆焊层金属耐磨性能分析

6.7 本章小结

第7章 堆焊焊条的焊接工艺研究

7.1 引言

7.2 堆焊层数对堆焊合金的组织及硬度的影响

7.3 焊接工艺参数对堆焊层的影响

7.4 本章小结

第8章 结论与展望

8.1 结论

8.2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间参与课题及发表论文