CrNiMo和CrNiCo堆焊合金材料耐磨损性能研究

摘要

船用螺旋桨、水轮机叶片等过流部件在江河海水中工作时，泥沙与过流部件表面相互作用形成的磨损对过流部件造成很大损害，降低其使用寿命，破坏的部件需要经常进行维修或替换。延长使用寿命主要可从两个方面考虑:一是研究新型耐磨损材料，将其用于构件的生产，增强构件表面抗磨损能力;二是用价格较为昂贵的耐磨损材料对其进行修复或表面处理，取代昂贵的整体合金，降低成本。
　　本课题设计了CrNiMo和CrNiCo两种新型合金，用钨极氩弧焊(TIG)分别堆焊在304基体表面，将每一种堆焊后的材料分别分为三组，对其中的两组再分别进行表面重熔和固溶处理。将经过不同处理的堆焊合金进行金相观察和硬度测试，然后进行湿砂磨损试验和滚滑动磨损试验，计算失重，用扫描电镜(SEM)对磨损表面形貌进行观察，分析磨损机理。
　　研究结果表明:重熔与固溶处理可细化堆焊合金的晶粒;在湿砂磨损与滚滑动磨损中，CrNiMo与CrNiCo两种堆焊合金的抗磨损性能均优于304不锈钢。湿砂磨损中，CrNiCo耐磨性能最优，CrNiMo次之，304不锈钢较差;形变强化对304不锈钢以及CrNiCo耐磨性能有一定的提高，对CrNiMo效果不明显;湿砂磨损的主要机理是硬磨粒的犁皱与疲劳破坏。滚滑动磨损，以人工海水作为磨损介质，CrNiMo堆焊合金的失重量最小，CrNiCo次之，304不锈钢较差。304基体的磨损机理是塑性变形引起的剥落损害，CrNiMo与CrNiCo的磨损机制是较为明显的磨粒磨损。不同的热处理方式对材料的耐磨性有影响:湿砂磨损试验中，固溶处理和重熔处理显著提升合金的耐磨损性能，重熔处理对CrNiCo效果更好，而固溶处理对CrNiMo效果更优;滚滑动磨损试验中，固溶与重熔处理均降低堆焊合金的耐磨性能。重熔与固溶处理对材料的磨损机理没有影响。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 过流部件破坏机制

1．1．1 空蚀、点蚀过程

1．1．2 磨损过程

1．1．3 空蚀、磨损的联合作用

1．1．4 过流部件常用修复方法

1．2 堆焊的发展及用途

1．2．1 堆焊发展历史

1．2．2 常用堆焊方法

1．2．3 堆焊的应用

1．3 基体和堆焊合金选择

1．3．1 基体材料的选择

1．3．2 堆焊合金的选择

1．4 本课题研究内容及意义

1．4．1 研究内容

1．4．2 研究意义

第二章 试验材料与试验方法

2．1 材料设计

2．2 试样制备

2．3 试验方法

2．4 试验设备

2．5 试验流程

第三章 不同工艺处理后堆焊层组织与硬度分析

3．1 显微组织分析

3．1．1 CrNiMo金相组织

3．1．2 CrNiCo金相组织

3．2 表面硬度分析

3．3 本章小结

第四章 湿砂磨损试验

4．1 失重分析

4．1．1 基体与堆焊合金湿砂磨损的失重分析

4．1．2 不同热处理方式对各堆焊合金湿砂磨损的失重影响

4．2 形貌分析

4．2．1 304不锈钢湿砂磨损表面形貌

4．2．2 CrNiMo合金湿砂磨损表面形貌

4．2．3 CrNiMo合金湿砂磨损表面形貌

4．3 本章小结

第五章 滚滑动磨损试验

5．1 失重分析

5．1．1 基体与堆焊合金滚滑动磨损的失重分析

5．1．2 不同热处理方式对各堆焊合金滚滑动磨损失重的影响

5．2 形貌分析

5．2．1 304不锈钢滚滑动磨损表面形貌

5．2．2 CrNiMo合金滚滑动磨损表面形貌

5．2．3 CrNiCo合金滚滑动磨损表面形貌

5．3 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文