等离子弧零稀释率熔覆处理的研究

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1、·BC·焊接%!##"（D）等离子弧零稀释率熔覆处理的研究青岛科技大学表面技术研究所（!""#"$）%%许!雪!赵!程!马伯江摘要!利用等离子弧对低碳钢表面预涂的铁基自熔性合金粉末进行了熔覆处理，并对熔覆层的组织结构和性能进行了分析研究。研究结果表明，在一定的工艺参数下，铁基自熔性合金粉末可以在钢的表面形成一层铺展均匀、结合牢固、具有零稀释率特点的熔覆层。关键词：!等离子弧!铁基自熔性合金粉末!零稀释率熔覆!"#"$!%&’()&"(’(*+,-)"*%,$**+(./0)&"!1$,2,$#1$$!%&’()*+,-(’./01’23,456’/(6/+(*

2、7/68(,9,)3%%34345，6789%75:;，18/9<=8:;$>?@A8B@C78/1/94:,92/(;/<+1/+99,3=,>*/0,(9,>6+0<,(12//9=0/6,+2/*18//2>+1:/92/*<328/0:+9=9+1:++06?78/:’60,120@62@0/+(*8+0*(/11,428/69+*6,+2’()>/0/+(+93A/*?78/0/1@92118,>/*28+2+@(’4,0:，+*8/0/(2+(*(,(*’9@2’,(69+*6,+2’(),(9,>6+0<,(12//9>+1,<2+’(/*@(*

3、/028/=0,=/069+**’()=+0+:/2/01?D5EF9AG?：C@75AH8IJI8?H88AB，C?5IKH9I@5:L5M>8?5G8II9EJ9FG5A，C:9:G=I4@5GBI8GG=:;设备上用非转移等离子弧进行熔覆处理。熔覆材料选"!前!!言用;/CD铁基自熔性合金粉末，其成分见表$。试验用对于一些既要承受一定的载荷，又要耐磨的机械的基体材料为&!BD低碳钢，试样规格为$!#::IC#零部件，熔覆是提高材料表面耐磨性最有效的手段之::I$#::，表面加工粗糙度为!"B?!!:。一。因此，国内外一直都在积极探索各种熔覆方法并采用模数

4、为!?J的钠水玻璃将合金粉末调成糊拓宽其应用范围。目前比较成熟的熔覆技术有激光熔状，均匀地涂抹在试样表面，预制涂层厚度为B::。［$］［!］［B］［C］覆、氩弧熔覆高频感应熔覆和等离子弧熔覆然后将试样置于烘箱中，缓慢加热至!!#K，并在此温等。由于等离子弧的温度高、加热范围大、设备简单、度下保温B8，然后随炉冷却待用。容易实现大功率等特点，是一种比较理想的熔覆处理用非转移等离子弧均匀扫描预制涂层的表面，电加热源。而且还可以利用自熔性合金粉末的净化作流为!##L，工作氩气流量为D##MN8，等离子枪扫描速［D］用，获得一种类似于“钎焊”效果的零稀释率熔覆。度为"

5、6:N:’(，采用多道搭接扫描。文中利用自行研制的等离子弧熔覆设备，用价格低廉使用显微硬度计测定了熔覆层的显微硬度。用金的;/基自熔性粉末合金在钢的表面实现零稀释率的相显微镜和O5PH"Q##;型场发射扫描电子显微镜熔覆。（5RP）观察熔覆层的组织和界面结构，用电子能谱仪测定了熔覆层与基体之间的化学元素分布，以了解界#!试验方法面两侧化学元素的过渡情况，用EN:+SH"L型T射试验是在自制的EFGHC##多功能等离子弧熔覆线衍射仪对熔覆层进行了物相分析。表#!$%&’自熔性合金粉末成分（(）UU05’VW’XP,;/#?CY#?J$DY!#!?DYB?D$?D

6、Y!?DZ?#Y$!!?#YB?#$?#Y!?#余量焊接"#002（,）·&,·覆处理能够得到零稀释率熔覆层，而且熔覆层与基体!"试验结果结合牢固，熔覆层与基体之间没有裂纹（图#%）。!#$"熔覆层的显微组织图&是熔覆层与基体界面两侧’(元素的分布。分熔覆层的显微组织如图!所示。由图可以看出，析结果表明，基体一侧不含’(，说明)*+,合金粉末中熔覆层的组织主要由树枝晶构成，组织致密无疏松缺的’(未能熔进基体金属中，熔覆层与基体之间形成了陷。具有零稀释率的熔覆层结构。图!"熔覆层显微组织!#!"熔覆层的界面分析图&"界面两侧铬的分布图#是熔覆层的横截面照片。从图

7、#$可清楚地看到，熔覆层和基体的界面处是一条平直的直线，基体和熔覆层之间没有抛物线状的熔池，说明等离子弧熔!#%"熔覆层物相分析图+是熔覆层的-射线物相分析衍射图。分析结果表明，熔覆层中主要由!（)*./）、)*012+./01&2以及./3’(3)*、’(#4等相组成。熔覆层中韧性的!（)*./）相与硬质相的组成有利于提高熔覆层的耐磨性能。图+"-射线物相分析衍射图!#&"熔覆层硬度图,为熔覆层横截面的显微硬度曲线。由图可图#"熔覆层与基体结合界面·45·焊接".((5（!）见，在界面处显微硬度发生了突变，这进一步说明非转的成分与性能，避免了因基材金属溶入熔

8、覆层而引起移等离子弧熔覆处理可以获得零