T800钴基合金等离子弧堆焊工艺优化及堆焊层组织性能研究

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1、分类号：TG455密级：UDC：620编号：201421803014河北工业大学硕士学位论文T800钴基合金等离子弧堆焊工艺优化及堆焊层组织性能研究论文作者：王汉清学生类别：全日制学科门类：工学学科专业：材料加工工程指导教师：薛海涛职称：副教授DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofMaterialsProcessingEngineeringOPTIMIZATIONOFPLASMAARCSURFACINGPROCESSFORT80

2、0COBALTBASEDALLOYANDSTUDYONMICROSTRUCTUREANDPROPERTIESOFSURFACINGLASERbyWangHanqingSupervisor:Prof.XueHaitaoMay2017摘要高温阀门的工作环境十分恶劣，长期工作在450℃以上的高温环境中，受到流体冲蚀、介质腐蚀以及磨损，导致阀门密封面因腐蚀、磨损而泄漏。阀门密封面一旦泄漏，往往带来重大的经济损失，甚至灾难性事故。采用粉末等离子弧堆焊技术，在阀门密封面堆焊一层具有良好的耐高温、耐腐蚀、耐磨损、耐冲蚀性能的T800钴基合金，

3、可以极大的提高阀门密封面可靠性及使用寿命。但在堆焊T800钴基合金时，因工艺参数不当，堆焊层容易出现缺陷、硬度低等问题。本论文采用正交试验及全面试验对等离子弧堆焊T800钴基合金工艺进行优化，确定最佳的堆焊工艺参数，并对全面试验得到的堆焊层组织、组成相进行研究，分析了稀释率对堆焊层显微组织与性能的影响。通过对粉末等离子弧堆焊工艺的优化，确定最佳堆焊工艺参数为：预热温度500℃，离子气流量4L/min，转移弧电流180A，横向速度25mm/min，摆动速度120mm/min，送粉量28g/min。采用此工艺参数堆焊时，堆焊层表面成

4、型好、内部没有缺陷。不同稀释率堆焊层XRD结果表明，堆焊层组成相主要是αCo和Co3Mo2Si。对不同稀释率堆焊层组织进行观察，发现随着稀释率的增大，堆焊层组织将由过共晶组织向亚共晶组织转变，先析出相由块状Co3Mo2Si，转变为αCo树枝晶。不同稀释率堆焊层硬度测试结果表明，稀释率的增大将导致堆焊层硬度降低。600℃摩擦磨损试验结果表明，稀释率的增大会降低堆焊层的高温耐磨性能。这是因为，Co3Mo2Si在高温下强度和硬度很高，能够极大提高堆焊层的高温耐磨性能，稀释率的增大会导致堆焊层中块状Co3Mo2Si的减少。800℃热涂盐

5、（70%Na2SO4+30%NaCl）试验表明，堆焊层的热腐蚀性能随着稀释率的增大而降低。不同稀释率堆焊层在高温盐类环境中，都能够生成一层具有保护性的氧化膜（CoCr2O4），但随着稀释率的增大，基体中的Fe元素进入堆焊层的量会增大，促使Fe元素与硫酸盐生成FeS，FeS能够被循环氧化、硫化，破坏氧化膜，降低堆焊层的耐热腐蚀性能。关键字：钴基合金等离子弧堆焊堆焊层稀释率显微组织性能IABSTRACTTheworkingenvironmentofthehightemperaturevalveisveryharsh.Itoftenw

6、orksinhightemperature,fluidmediumerosion,corrosionandwearconditions,whichresultintheleakageofvalvesealingsurfaceduetocorrosionandabrasion.Oncethevalvesealingsurfaceleaked,itoftenbringsignificanteconomiclossesandcatastrophicaccidents.Itcangreatlyimprovethevalvesealing

7、surfacereliabilityandservicelifebyusingplasmaarcsurfacingtechnologysurfacealayerofT800cobaltbasedalloywhichhasgoodheatresistance,corrosionresistance,wearresistanceanderosionresistance.ButwhenoverlayingT800cobaltbasealloy,thesurfacinglayerispronetodefectsandlowhardnes

8、s,becauseofimproperprocessparameters.Inthispaper,orthogonaltestandcomprehensivetestwereusedtooptimizetheprocessofplasmaarcsurfacing