Fe-Cr-Nb-B-C耐磨堆焊層性能的研究.pdf

1、Fe-Cr-C系耐磨堆焊合金由于硬度高,綜合性能好,價格低廉而被廣泛應(yīng)用于礦山、煤礦等耐低應(yīng)力磨料磨損的工況環(huán)境。由于堆焊用的Fe-Cr-C合金Cr含量高,碳含量可大于3％,合適的Cr/C比可使其組織中含有較多的初生碳化物M7C3,從而獲得優(yōu)異的抗磨損性能。但是在一些更嚴(yán)酷的磨損環(huán)境下,堆焊層容易產(chǎn)生裂紋,碳化物易從基體上剝落,使得Fe-Cr-C耐磨堆焊合金的耐磨性能不能滿足使用要求。
　　 本研究通過加入B、Nb等元素,采用多

2、元強(qiáng)化來改善耐磨堆焊層的性能。由于硼在鐵中的溶解度極低,所以加入的硼大多形成硼化物,硼化物具有非常高的硬度和熱穩(wěn)定性,因此是良好的耐磨相。如硼與鐵生成的Fe2B硬度為HV1400～1500。而鈮是強(qiáng)碳化物形成元素,鈮可以穩(wěn)定高鉻鑄鐵中的碳化物,鈮和碳不僅能形成初生碳化物,而且形成二次碳化物,降低奧氏體中碳的濃度,使奧氏體不穩(wěn)定。細(xì)小的碳化鈮顆粒均勻分布與組織中,可提高堆焊層耐磨性能,在結(jié)晶時作為外來結(jié)晶核心,明顯控制結(jié)晶過程中晶粒長大和

3、碳化物晶界的移動,從而細(xì)化組織,改善碳化物分布,減少粗大的柱狀晶組織。同時,鈮的碳化物硬度很高,可達(dá)HV2200,并彌散分布于基體中成為耐磨硬質(zhì)相,與M7C3-道成為堆焊層中的耐磨骨架,使堆焊層的抗裂性和耐磨性都得到了明顯的改善。本文通過填粉埋弧堆焊的方法制備了Fe-Cr-Nb-B-C堆焊層,并研究了堆焊組織與性能之間的關(guān)系。
　　 采用X-射線衍射物相分析、光學(xué)顯微鏡和電子掃描電鏡SEM針對熔敷金屬的碳化物形貌、晶界形貌、磨損

4、形貌進(jìn)行觀察分析,結(jié)合能譜測試結(jié)果和耐磨性測試和顯微硬度分析結(jié)果等方面的試驗(yàn)進(jìn)行研究。研究結(jié)果表明:當(dāng)硼含量超過2.5％時,能夠生成Fe2B硬質(zhì)相,硼的加入能顯著提高硬質(zhì)相的密度和宏觀硬度,同時通過調(diào)節(jié)碳含量來控制基體的組織和性能,從而有效提高耐磨堆焊層的綜合性能。在堆焊過程中Nb可以穩(wěn)定的過渡到焊縫中,在碳含量充足的情況下Nb全部以NbC的形式存在,但是當(dāng)Nb含量超過4.5％時,由于Nb消耗了大量的碳,使得M7C3的數(shù)量急劇減少,堆焊