TIG电弧制备碳化钨熔覆层组织及性能的研究

摘要

铁基材料目前已广泛应用在海洋石油开采、先进武器制造等领域,针对其耐磨性差的问题,采用自主研制的药芯焊丝和钨极氩弧焊(TIG)制备含有碳化钨颗粒的熔覆层,利用扫描电子显微镜和X射线衍射仪分析熔覆层的显微组织,通过硬度测试和磨损实验研究熔覆层的力学性能.实验结果表明,通过TIG和药芯焊丝的方式可以制备碳化钨分布均匀的熔覆层.熔覆层中的碳化钨颗粒分为未溶解或少量溶解、部分溶解和完全溶解3种状态,对应的显微硬度分别为2 474.7 HV_(0.1)、1 456 HV_(0.1)和735 HV_(0.1),熔覆层基体的平均硬度为616.6 HV_(0.1).未溶解和部分溶解的碳化钨颗粒与基体之间发生元素扩散,碳和钨元素由碳化钨颗粒内部向基体中扩散,铁元素由基体向碳化钨颗粒中扩散,使得碳化钨与基体之间形成冶金结合,基体对碳化钨颗粒起到良好的支撑作用,碳化钨则保护基体免受摩擦副的作用,从而提升熔覆层的耐磨性.完全溶解的碳化钨通过其与基体凝固时形成硬度较高的铸态组织来提升基体的耐磨性能.在与GCr15钢轮对磨的情况下,加载50 N的力,实验1 h,熔覆层的磨痕宽度为2.5 mm,磨损体积为0.4 mm^3,仅为母材的1/50.