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电弧喷涂药芯焊丝及涂层性能研究

黄林兵  
【摘要】:采用电弧喷涂的方法,在工件表面喷涂一层耐磨损涂层,可以极大的提高工件的使用寿命。Cr13型马氏体不锈钢药芯焊丝,作为电弧喷涂材料,在修复因磨损而引起的尺寸超差、制备耐磨耐蚀涂层方面应用非常广泛。 本课题对4Cr13马氏体不锈钢电弧喷涂药芯焊丝的喷涂工艺进行了优化。研究了基体表面预处理措施、涂层厚度、喷涂后热处理温度,以及喷涂电流、喷涂电压、喷涂距离、雾化空气压力等工艺参数对涂层组织和性能的影响。 研制出了含Mo、V、Nb等合金元素的马氏体不锈钢和高合金钢耐磨药芯焊丝,并制备了相应涂层。对涂层的组织结构、孔隙率、显微硬度、耐磨性、结合强度进行了测试。优化出药芯焊丝的最佳配方,研究了Mo、V、Nb对涂层组织与性能的影响。 研究结果表明:4Cr13马氏体不锈钢电弧喷涂药芯焊丝的最优喷涂工艺为:采用喷砂粗化并喷涂打底涂层对基体表面进行预处理;喷涂时,喷涂电流240A,喷涂电压30V,喷涂距离200mm,雾化空气压力0.5MPa;设计涂层厚度为0.6mm;喷涂后对涂层进行550℃~650℃热处理。 综合性能最优的马氏体不锈钢药芯焊丝合金粉内钼铁、钒铁、铌铁含量分别为6%、4%、6%;综合性能最优的高合金钢药芯焊丝合金粉内钼铁、钒铁、铌铁含量分别为6%、2%、8%。Mo、V、Nb对马氏体不锈钢和高合金钢涂层性能的影响相同:Mo对涂层孔隙率影响最大,Nb次之,V影响最小;V对涂层显微硬度和耐磨性影响最大,Nb次之,Mo影响最小;涂层与基体的结合强度取决于结合处涂层的孔隙率及涂层金属组织上的连续性,V对涂层金属组织连续性的影响最大,Nb次之,Mo影响最小。对涂层相应性能影响大的元素含量越高,涂层孔隙率越大,显微硬度和耐磨性越好,涂层金属组织连续性越差。


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