基于冷金属过渡的轧辊表面熔敷层的组织性能控制

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1、分类号：TG455密级：公开UDC：620编号：201431804027河北工业大学硕士学位论文基于冷金属过渡的轧辊表面熔敷层的组织性能控制论文作者：韩啸学生类别：全日制专业学位类别：工程硕士领域名称：材料工程指导教师：陈翠欣职称：副教授资助基金项目：国家自然科学基金项目（No.51304059）DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofMaterialsEngineeringMicrostructureandMechanicalPrope

2、rtiesControlofSurfacingDepositsforRollerBasedonColdMetalTransferTechnologybyHanXiaoSupervisor:AssociateProfessorChenCuixinMay2017ThisworkissupportedbytheNationalNaturalScienceFoundationofChina.No.51304059摘要轧辊在使用过程中，经常发生磨损、剥落、裂纹、断裂等失效问题，最终导致轧辊的报废。对轧辊进行修复可以延长轧辊使用寿命，降低生产成本。

3、为了使修复后的冷轧支撑辊满足实际工作中要求的高强度、高硬度、高耐磨性以及优良韧性等要求，本课题设计了具有高硬度和高耐磨的堆焊金属合金体系，制备了相应的药芯焊丝，并采用冷金属过渡技术，进行了表面堆焊试验，分析了不同冷金属过渡工艺及不同合金成分下表面熔敷层的形状、组织及性能，优化了冷金属过渡工艺及合金体系，主要研究内容及结果包括：（1）考虑冷金属过渡工艺中的送丝速度、焊接速度、焊枪角度三个因素的影响，采用正交试验制定了试验方案，分析了三个因素对焊缝成形质量、硬度、耐磨性的影响，优化了工艺参数。试验结果表明：送丝速度4.8m/min，焊接速度

4、6mm/s，焊枪角度70°时，熔敷层具有良好的焊缝成形效果，较高的硬度和最优的耐磨性能。（2）在堆焊金属合金体系设计中，以得到均匀弥散分布的MC型碳化物和强韧性良好的马氏体基体为原则，结合JMatPro热力学计算，设计出不同铌、镍含量的合金体系。计算结果表明：铌元素的增加会抑制M23C6型碳化物，促进MC型碳化物NbC生成，但是铌含量过高时将降低熔敷金属淬硬性，造成硬度降低；镍元素的加入会降低Ms点，有利于马氏体和残余奥氏体的生成，但镍含量较高时熔敷层淬硬倾向升高。（3）将制备好的药芯焊丝采用优化后的冷金属过渡焊接工艺进行堆焊试验，对其

5、组织性能进行研究。试验结果表明：熔敷层组织主要由（Nb、Ti）C、马氏体和残余奥氏体组成。随着铌含量增加，碳化物含量增加，晶粒尺寸逐渐减小，当含量超过1.5%后，晶粒尺寸增加；随着镍含量的增加，马氏体和残余奥氏体的含量随之增加。在铌含量为1.5%，镍含量1.0%的时候，晶粒最细，熔敷层的硬度达到55.9HRC，并且耐磨性最好。（4）对熔敷层进行回火热处理，试验结果表明对熔敷金属进行550℃回火2小时的热处理后，碳化物均匀细小的分布于基体中，由于二次硬化效应熔敷层硬度提高。关键词：轧辊修复冷金属过渡合金设计耐磨性IABSTRACTSome

6、problems,suchaswear,peelingoff,crack,fractureoftenoccurduringitsserviceforrolls,whichultimatelyleadtothefailure.Repairofrollscanextenditslifeandreduceproductioncosts.Inordertomaketherepairedback-uprollmeettherequirementsofhighstrength,hardness,wearresistanceandgoodtoughn

7、essinproduction,alloysystemwithhighhardnessandhighwearresistancewasdesignedinthispaper,andthecorrespondingfluxcoredwirewereprepared.Anewtypeofcoldmetaltransfertechnologywasusedtocarryoutthesurfaceoverlayingtest.Theshape,microstructureandpropertiesofthehardfacinglayerunde

8、rdifferentweldingprocessesanddifferentalloycompositionsystemswereanalyzed.Andthencoldmetaltransferproce