k360钢表面磨损堆焊的研究

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1、K360钢表面磨损堆焊的研究：针对刮板运输机中部槽中板在长时间工作作业后，磨损失效的情况，合理的选用了一种药芯焊丝，最终经试验证明堆焊层具有和母材同样的硬度、冲击韧度等性能，满足实际工作需要，有着可观的经济效益。　　关键词：K360；堆焊；磨损　　　　1前言　　磨损是机械零件失效最主要的方式之一，其占零件失效总量的60%～80%。据有关专家估计，全世界约有1/3～1/2的能源以各种形式消耗在摩擦上[1]。由于摩擦导致磨损失效约占设备损坏的70％～80％[2]，每年损失都在上千亿美元。由此可见，机器零件的摩擦磨损，是构成能源与材料大量损耗的主要因素。因此，防止机器零部件的磨损损失以及对

2、已磨损的零件进行合理的修复工作，已经引起了世界各国科学工的广泛关注。　　本论文针对运输机中部槽中板，在使用中需承受拉、压、弯曲冲击、摩擦和腐蚀等多种作用，所以局部磨损非常严重，造成中部槽中板过早失效，不能保证正常生产要求的现状，研究了其堆焊修复工艺。　　2母材及焊材　　刮板运输机中部槽中板的材质为来自日本的进口钢材：超级耐磨钢SUMIHARD-K系列之K360高强耐磨钢板。K360其名称的于它的HB(布氏硬度)为360～400，由于低含量的杂质成分使其具有很好的可焊性及可加工性，其化学成分见表1-1：　　　　合金元素CSiMnPCrSTiB　　含量0.170.301.450.0150

3、.190.0060.02≤0.0018　　　　表1-1K360高强耐磨钢化学成分(m）电流　　（A）电压　　（V）气体流量　　（L／h）焊接速度　　（mm/sec）　　YD450(Q)1.220030253.4　　　　表2堆焊工艺参数　　　　3.2堆焊坡口形式见图1　　4堆焊层的金相组织　　图3为YD450(Q)药芯堆焊焊丝堆焊层的金相组织，图4为其XRD谱。　　由图可见，堆焊层基体组织比较细小。由图4的YD450(Q)堆焊层的XRD谱中的较高ɑ-Fe峰可知，堆焊层中的基体组织中含有大量的马氏体组织，同时我们还可以看到，堆焊层含有少量的Cr5B3和Cr23C6硬质相，使焊层的硬度得到

4、了一定程度的提高。　　YD450(Q)焊丝属于铁基Cr-Mo系低碳低合金钢堆焊合金，在一般冷却速度下，堆焊金属组织以珠光体(索氏体或屈氏体)为主，合金元素较多或冷却速度较高时，出现马氏体使硬度提高。碳是铁基堆焊合金中最重要的合金元素，当含碳量小于0.8％时，加入少量Cr、Mo、Mn、V、Ni、Ti、B等合金元素后，堆焊层中的奥氏体在480℃以下转变成马氏体，强度和硬度都很高，耐磨性好，称为马氏体堆焊合金。由于YD450(Q)含有Mn、Mo等元素，使其具有“自淬硬”性能，而且焊后冷却速度较快，形成的基体组织为马氏体。同时强碳化物形成元素Mo，使钢在过冷奥氏体转变时，首先在奥氏体晶界和晶

5、粒内部析出合金元素的碳化物，Mo钢中Fe21Mo2C6在680～620℃范围生成，当中强碳化物形成元素铬的含量较高时，析出碳化物Cr7C3、Cr23C6或富铬的合金渗碳体。由于焊丝的成分属于含钼、铬的亚共析钢，并且含量相对较高，组织中形成的碳化物稳定性较高，而且稳定性高的碳化物具有高熔点、高分解温度，难于溶入固溶体，对长大过程中的奥氏体晶粒具有切割作用，随后在焊接冷却条件下冷却速度快，过冷奥氏体转变极细的板条马氏体组织。因此YD450(Q)焊丝堆焊层的金相组织为板条马氏体＋少量弥散碳化物。　　5堆焊层表面硬度　　按标准GB/T984-2001在堆焊层上选择了5点进行硬度测定，其值见表

6、3。　　　　序号12345平均值　　YD450(Q)40.039.138.937.536.738.4　　　　表3堆焊层表面硬度（HRC）　　　　6硬度试验　　采用55mm×10mm×10mm的标准U型缺口冲击试样对堆焊层和K360钢进行冲击试验，对比分析堆焊层及母材的冲击韧性，其冲击试验结果如表4所示。　　　　试样编号YD450(Q)K360表面K360心部　　1108.799.8119.7　　2110.492.8122.7　　3110.5106.4121.7　　平均值109.999.7121.4　　　　表4堆焊层及母材冲击韧度αk（单位：J/cm2）　　　　从表4可以看出，YD45

7、0(Q)焊丝的堆焊层的冲击韧度数值较大，韧性较好。母材心部与表面的冲击韧度不同，是由于其在热加工过程中表面的冷却速度较快形成的马氏体组织，而心部冷却速度较表面慢，形成了一定数量的珠光体组织，使基体的韧性得到了一定程度的提高。从上述实验结果我们可以看出，YD450(Q)焊丝堆焊层的韧性比母材表面的韧性高而低于其心部的韧性，可以达到设计要求。　　7结论　　采用YD450(Q)焊丝作为K360低碳耐磨钢的堆焊修复材料，其硬度、微观组织及冲击韧度均与母材相近，能够