堆焊熔敷层表面纳米晶层摩擦磨损性能研究

用预压力滚压技术在堆焊修复层表面制备纳米晶层.利用TEM、SEM分析技术研究表面纳米晶层微观结构,利用CETR-3型多功能摩擦磨损试验机考察在干摩擦条件下堆焊层表面纳米晶层的摩擦磨损性能.结果表明堆焊修复层表面经表面纳米化处理后,表面形成厚度约为10μm(晶粒尺寸小于100 nm)的纳米晶层,最表面层平均晶粒尺寸约为10 nm.纳米压痕试验表明纳米晶层的硬度提高,最表面纳米晶层的硬度约为原始堆焊层硬度的3倍.与原始堆焊试样相比,表面纳米化试样的摩擦系数降低了10%,磨损体积降低了25%~30%左右.表面纳米化样品的磨损机制由原始堆焊层的磨粒磨损和黏着磨损转变为磨粒磨损,分析表明晶粒细化导致的高硬度、低塑性是摩擦磨损性能改善和磨损机制改变的主要原因.     

球形WC增强铁基复合等离子堆焊层的组织与摩擦学性能

为提高304不锈钢的摩擦学性能,将质量分数为30%和60%的球形WC添加到铁基复合粉末,采用等离子堆焊技术在其表面制备了WC增强铁基复合涂层.分析其显微组织结构、物相和显微硬度,在恒定载荷(50 N)和滑动速度(20 mm/s)下进行干摩擦磨损试验,研究其干滑动摩擦学性能.结果表明:富含Cr的固溶强化奥氏体、高硬度的Cr7C3和WC增强相的存在,提高了WC增强铁基堆焊层的硬度,30%WC和60%WC涂层的显微硬度达到HV0.2665和HV0.2724,比铁基涂层提高了21.1%和31.9%,是304基体的3.7和4倍;30%WC和60%WC涂层的摩擦系数和磨损率分别为0.59和2.639×10~(–6) mm~3·N~(–1)·m~(–1),0.42和1.111×10~(–6) mm~3·N~(–1)·m~(–1).30%WC和60%WC涂层均表现出优异的耐磨性能,其磨损机理分别为黏着磨损和二体磨粒磨损的混合机制,和三体磨粒磨损.     

稀土氧化物对堆焊金属抗开裂性能的影响

采用金相和电镜等手段对堆焊裂纹形貌进行了观察,并研究了稀土氧化物对堆焊金属抗开裂性能及塑、韧性的影响。结果表明,堆焊金属中的开裂形式为结晶裂纹和淬硬裂纹,加入稀土氧化物能提高堆焊金属的抗开裂性能。     

稀土氧化物提高中高碳钢堆焊试样抗开裂性机制的研究

采用5CrNiMo热锻模具钢作为研究对象，分析了堆焊试样上的裂纹形貌，测定了堆焊残余应力场并进行了数值模拟。在此基础上，分析了稀土氧化物改善堆焊金属结晶组织和变质夹杂物的作用。结果表明：堆焊裂纹主要在粗大的树枝晶之间、夹杂物和热影响区粗大奥氏体晶粒处形成，并且，在堆焊金属中心和热影响区残余拉应力作用下扩展。堆焊金属中加入稀土氧化物能细化一次柱状晶组织；变质夹杂物。同时，降低堆焊金属马氏体相变温度，从而降低上述危险部位的拉应力峰值。     

La2O3对高碳钢堆焊金属组织与耐磨性的影响

研制了不同La2O3加入量的高碳钢堆焊用药芯焊丝,并制作了相应的堆焊试样。采用金相显微镜对其显微组织进行了观察,X射线衍射仪对其相组成进行了分析,洛氏硬度计和砂带式摩擦磨损试验机对其宏观硬度和耐磨性进行了检测,场发射扫描电子显微镜对其磨损表面进行了观察。结果表明:堆焊金属的组织主要由黑色针状马氏体、白色网状高合金马氏体及残余奥氏体组成。随着La2O3加入量的增加,高合金马氏体含量增加,堆焊金属的硬度和耐磨性也增加,当La2O3加入量为3.44%(质量分数)时,二者均达到最大值。堆焊金属中加入La2O3使初生奥氏体晶粒细化,提高了其基体组织的强硬性,与作为耐磨相的高合金马氏体共同作用,使堆焊金属的耐磨性提高。     

滑移区内不同堆焊层熔敷金属的微动摩擦磨损性能研究

采用低氢钠型药皮铬钼钒系堆焊焊条CHR237在45#钢基体上进行手工电弧堆焊,分析不同堆焊层熔敷金属的组织,测试堆焊层熔敷金属的硬度,并对不同堆焊层熔敷金属的微动摩擦磨损性能进行研究.结果表明,基体金属与堆焊层熔敷金属具有类似的摩擦特性,但基体金属的微动磨斑尺寸最大,随着堆焊层数增加,磨斑尺寸逐渐减小,堆焊层熔敷金属的耐磨性能提高.     

含稀土氧化物堆焊金属试样残余应力场的数值模拟

采用红外热像仪和X射线应力仪分别测定了采用含稀土氧化物的堆焊焊条，对中高碳钢试件进行堆焊过程的温度场和残余应力场，根据实验数据和材料的物理、力学参数，采用二维有限元计算方法，建立了堆焊应力场模型，根据这一模型，分析了马氏体相变对堆焊金属残余应力场的影响。结果表明：焊条药皮中添加稀土氧化物和金属镍可以降低马氏体相变温度，而降低马氏体相变温度可以降低堆焊金属表面的残余拉应力，从而提高了堆焊金属的抗开裂性能。     

稀土对TiC基金属陶瓷耐磨堆焊材料组织性能的影响

应用扫描电镜、透射电镜等测试手段和冲击试验,磨损试验,研究了TiC基金属陶瓷堆焊材料中加入稀土氧化物,对堆焊材料的组织,界面相结合,显微硬度,冲击韧性和磨损性能的影响,初步探讨了稀土氧化物改善界面显微结构,提高的胎体金属韧性的作用机制,研究结果表明,稀土氧化物能细化堆焊层胎体金属组织,消除胎体金属的缺陷,细化胎体金属断口韧窝并使撕裂棱数量增加,提高堆焊层冲击韧性和塑性,促使金属基陶瓷与胎体金属界面成多晶过渡区和局部非晶态物相,提高界面的结合强度,稀土氧化物的加入对胎体金属显微硬度的影响不大,但能显著提高堆焊层干摩擦磨损状态下的耐磨性,具有一定的减摩作用。     

含内生硬质碳化物颗粒的金属堆焊层的抗磨性能及磨损机理

利用钛铁(Fe-Ti)、钒铁(Fe-V)、石墨和金红石等组分的电弧冶金反应合成了含TiC和VC硬质碳化物颗粒的金属堆焊层；采用MLD-10型动载荷摩擦磨损试验机考察了金属堆焊层的抗磨性能，探讨了其磨损机理．采用X射线衍射仪和扫描电子显微镜分析了堆焊层的相组成＼微结构及磨损表面形貌．结果表明：含硬质碳化物颗粒的金属堆焊层具有良好的耐磨粒磨损性能，其单位面积磨损质量损失仅为EDZCr-C-15焊条相应金属堆焊层的约1／9；所制备的金属堆焊层基体组织为低碳马氏体，内生硬质碳化物颗粒弥散分布于基体组织中；硬质碳化物颗粒同低碳马氏体基体表现出良好的韧性和硬度复合效果，从而有利于显著提高金属堆焊层的抗磨性能．     

夹杂物在中高碳钢堆焊金属中成为初生奥氏体非均质形核核心的探讨

采用二维点阵错配度理论,对不同稀土 杂物和中高碳钢堆焊时常见氧化物在熔敷金属中成为初生奥氏体非均质形核核心的有效性进行了分析和计算。成为熔敷金属中初生奥氏体非均质开核核心的夹物以Ｃｅ２Ｏ３．Ｌａ２Ｏ３和Ｃｅ２Ｃ２Ｓ为效,Ａ１２Ｏ３,ＳｉＯ２,ＭｎＯ和ＣｅＳ为无效。