超高硬度耐磨抗裂堆焊材料的強韌化研究.pdf

1、冷軋工作輥的堆焊修復是冶金行業(yè)的重大課題,要求堆敷金屬具有超高硬度、高抗裂性及高強韌性.但隨著硬度的提高,堆焊層的韌性及抗裂性顯著下降,難以滿足冷軋工作輥對堆敷金屬的要求,至今冷軋工作輥用堆焊材料在國內外尚屬空白.開發(fā)出具有超高硬度、耐磨、抗裂的堆焊材料是冶金行業(yè)急切呼喚開發(fā)的項目.該文基于金屬材料的相變強化、固溶強化、細晶強化以及析出強化等理論,采用目前材料研究中先進的試驗優(yōu)化技術,在堆焊藥芯焊絲配方合金系統(tǒng)的研制中首次應用二次通用旋

2、轉回歸技術,建立了堆敷金屬的硬度、磨損體積、沖擊功及裂紋長度等性能與C、Cr、Mo、W、V各元素編碼因子間的數學模型.并利用所建模型,對堆敷金屬性能與因子間的相關性進行了定性和定量分析.采用最優(yōu)化技術,求解出滿足冷軋工作輥技術要求的最優(yōu)堆焊藥芯焊絲配方.光鏡、掃描電鏡觀察檢測的結果表明,堆敷金屬中的組織主要由分布在晶界上的網狀白色共晶組織+淺灰色的淬火馬氏體+黑灰色的回火馬氏體+細小彌散分布的顆粒狀碳化物組成.其中共晶碳化物主要有三種形

3、態(tài):塊狀、魚骨狀和長條狀,這些碳化物是由多種元素共同組成的復合碳化物.在對堆敷金屬中的裂紋、沖擊斷口形貌觀察分析的基礎上,提出了超高硬度堆焊材料的強韌化機理.通過對堆敷金屬不同的回火工藝研究,從相變熱力學角度對殘余奧氏體、淬火馬氏體的分解以及滲碳體從馬氏體、奧氏體中的析出進行計算,建立了析出碳化物顆粒與回火溫度之間的數學模型.從組織工程的角度,根據堆敷的金屬組織組成進行設計,采用微合金化技術,考察了釔基稀土合金、稀土氧化物、鈦、鈮、鉭等

4、不同變質劑加入對堆敷金屬組織和性能的影響,并得出各自不同的最佳加入量.結合組織的觀察分析,探討不同的變質劑對堆敷金屬性能影響的機理,得出可以通過微合金化技術細化晶粒、改善共晶碳化物的形態(tài)分布、均勻成分、變質夾雜物的冶金效應提高堆敷金屬的強韌性.在堆焊工藝研究中,首次利用電磁攪拌技術,通過改變堆敷金屬的一次結晶組織,提高堆敷金屬的性能.探討不同的電磁攪拌參數(磁場攪拌頻率f、磁感應強度B)對堆焊焊縫形狀、組織以及堆敷金屬中的夾雜物數量、尺