fecrnbc系耐磨堆焊层组织与性能研究

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1、摘爱摘要Fe．C卜C耐磨堆焊合金是一种重要的耐低应力磨粒磨损堆焊合金，由于硬度高，综合性能好，价格低廉而备受关注，广泛应用于矿山、煤矿等工业领域。但由于其碳化物易于聚集于晶界，初生碳化物M7C3粗大，在应力较大的情况下易于生成裂纹并从基体上剥落，韧性差，大大限制了Fe．Cr-C系耐磨堆焊合金的进一步应用。本研究通过添加强烈的碳化物形成元素铌改善堆焊层的性能，铌和碳不仅能形成初生碳化物，而且形成二次碳化物，降低奥氏体中碳的浓度，使奥氏体不稳定，提高马氏体转变温度Ms。极小的碳化铌颗粒分布于组织中，显著提高堆焊金属性能，在结晶时作为外来核心，明显控制结晶过程中晶粒长大和碳化物晶界的移动，从而

2、细化组织，改善碳化物分布，减少粗大的柱状晶组织。同时，碳化铌硬度很高，可达HV2400，分布于基体和初生碳化物中，不仅对基体起到强韧化、保护的作用，还和M7C3一道成为堆焊层中的耐磨硬质相，使堆焊层的抗裂性和耐磨性都得到了明显的改善。本文通过调整焊丝中合金元素的加入量，研究了Fe．Cr．Nb．C和Fe-Nb．C两个系列的堆焊层。分析了焊缝组织和性能之间的关系。采用X射线衍射进行物相分析、光学显微镜和电子扫描电镜针对熔敷金属的碳化物形貌、晶界形貌、磨损形貌进行观察分析，同时结合能谱测试结果和耐磨性测试及显微硬度分析结果等进行综合分析。研究表明：焊接过程中Nb可以稳定的过渡到焊缝中，在碳含量

3、充足的情况下Nb全部以NbC的形式存在．其中Fe-Nb．C型堆焊层未表现出良好的耐磨性能。本文通过调整Cr、Nb的含量对堆焊层进行系统研究，对Fe．Cr-Nb．C耐磨合金，随铬含量增加，NbC数量和形态没有明显变化，初生M7C3碳化物颗粒单个体积增大，堆焊层硬度和耐磨性增高，初生碳化物M7C3中的Cr／(2(质量比)影响M7C3的显微硬度。随着Nb合金的加入堆焊层中出现NbC，堆焊层的硬度和耐磨性明显增加，NbC和M7C3共同保护基体防止磨料的切入，具有良好的耐磨效果，但是随Nb含量的继续增加，大量的碳被固定到NbC当中，直接导致M7C3数量的减少直至消失，并且基体含碳降低，堆焊层硬度和

4、耐磨性下降。关键词Fe．Cr．Nb—C耐磨合金；初生碳化物；磨粒磨损；ABSTRACT●IFe—Cr-Chardfacingalloyisoneoftheimportantlowstresswear-resistingalloy,whichisusedinmineorcollieryindustrialsurroundingsbecauseofitshighhardness，lowpriceandgoodcomplexproperty．ButprimarycarbideM7C3crassitudeandarelikelytoassembleingrainboundary，underhig

5、hstresshardfacingformedcracktheM7C3scaleofffrombody,toughnessbad，SOFe—Cr-Chardfacingalloywasconstrained．Inthisstudybyaddingcarbideformerselementniobiumtoimprovepropertyofhardfacing，niobiumandcarbonnotonlyformedprimarycarbide，butalsocailformedsecondcarbidereducethecarboncontentincreasemartensiteco

6、nversiontemperature．NbCparticledistributedinbasemetalsymmetrical．Inthesametimeimprovethepropertyofhardfacingascrystallizationcorecontrolthegrowthofcrystalandcarbide，reducethecrassitudemicrostructure．ThehardnessofNbCreachesto2200HVanddistributeinbasemetal．NbCandM7C3protectbasemetalimprovetheresist

7、anceofformingcrackandwearresistanceinthesametime．InthispapertheauthorbyadjustingthecontentofalloyelementinthefluxcoredwirethenstudytheFe--Cr·-CandFe-Cr-Nb—Ctwotype’Shardfacingmetal．Inthesametimeanalyzetheconnectionbetw