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Q235表面感应熔覆高铬铸铁熔覆层的性能研究

王建  
【摘要】:感应熔覆技术是近年来发展起来的一种新的表面处理技术,在工业技术等领域有着极为广泛的应用前景。铁基合金粉末因原材料来源广泛、价格低、性能好、在常温和低于400℃时具有良好的耐磨性和抗弱腐蚀性而被广泛使用。而铁基高铬铸铁合金是一种良好的抗磨材料,它具有比一般白口铸铁更高的韧性、强度,同时还兼有良好的抗高温和抗腐蚀性能,加之生产便捷,成本适中,而被誉为当代最优良的抗磨料磨损材料之一。在低碳钢表面熔覆一层耐磨材料,不仅可以保留低碳钢良好的塑性及韧性,还能较大幅度的提高材料表面的硬度及耐磨性,延长工件材料的使用寿命。本文采用高频感应熔覆技术在低碳钢Q235表面制备了高铬铸铁熔覆层,并对熔覆层的组织及力学性能进行了初步的分析。 本文首先对感应熔覆用到的粘结剂的选取进行了试验,备选的粘接剂为水玻璃、聚乙烯醇、酚醛树脂,通过试验对比得出水玻璃作为粘结剂效果最佳,合金粉块烘干后表面平整,与基体试样无剥离。然后对感应熔覆的工艺参数及熔覆结束后的冷却处理方式进行了优化选择,在震荡电流50A,60A,70A,80A,90A,100A下熔覆制得的熔覆层进行宏观观察及金相组织对比观察,得出震荡电流为90A时,熔覆效果最为理想;通过对熔覆结束后熔覆层水冷和空冷处理的对比,得出水冷的效果好于空冷处理。然后对四组不同Cr含量的合金粉末的熔覆层进行了制备,并分析了熔覆层的组织结构、物相种类及力学性能,对热处理前后的熔覆层组织结构及力学性能进行了对比,得出Cr含量为20%时的熔覆层质量最好,其显微硬度及宏观硬度最高,热处理后Cr含量20%和Cr含量15%的熔覆层宏观硬度略有增加,Cr含量25%和Cr含量30%的有所降低。对Cr含量20%的熔覆层进行XRD检测分析,熔覆层表面放射状组织中分布着大量的块状、条状的共晶体。组织中主要有马氏体C_(0.14)Fe_(1.86)相和γ-(Fe,Cr,Ni,C)合金固溶体相以及硬质相(Fe,Cr)_7C_3和金属间化合物Fe_5Si_3等。 最后对多(三)层高铬铸铁熔覆层进行了制备,第一层厚度约1mm,第二层厚度约2.5mm,第三层厚度约3.5mm,熔覆层组织均均匀致密,无夹杂及缩孔等缺陷,且熔覆层与Q235基体呈冶金结合。经XRD检测分析,第三层熔覆层表面硬质碳化物Cr_7C_3及马氏体C_(0.14)Fe_(1.86)相数量高于单层熔覆层。由硬度曲线分布可得,在一定范围内,随着熔覆层厚度的增加,熔覆层表面宏观硬度增大,第三层熔覆层表面硬度达62.28HRC。


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