水泥挤压辊堆焊层与45钢母材的结合性能

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1、分类号：TG455单位代码：10183研究生学号：2015432072密级：公开吉林大学硕士学位论文（学术学位）水泥挤压辊堆焊层与45钢母材的结合性能Bondingpropertybetweensurfacingalloysforcementsqueezerollerandthebasemetalof45steel作者姓名：刘武慕专业：材料加工工程研究方向：材料表面冶金强化指导教师：任振安教授培养单位：材料科学与工程学院2018年5月水泥挤压辊堆焊层与45钢母材的结合性能Bondingpropertybetweensurfacingalloysforcement

2、squeezerollerandthebasemetalof45steel作者姓名：刘武慕专业名称：材料加工工程指导教师：任振安教授学位类别：工学硕士答辩日期：2018年5月30日未经本论文作者的书面授权，依法收存和保管本论文书面版本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部或部分内容进行任何形式的复制、修改、发行、出租、改编等有碍作者著作权的商业性使用（但纯学术性使用不在此。否则。限〉，应承担侵权的法律责任吉林大学硕士学位论文原创性声明本入郑重声明：所呈交学位论文，是本人在指导教师的指导下Ｉ，独立进行研究工作所取得的成果。除文

3、中已经注明弓用的内容外，本论文不包含任ｆ可其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的硏究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：＼蘇曰期：２咐年＜月曰ｔ摘要摘要水泥工业作为我国国民经济的基础，有着良好的发展前景。辊压机作为水泥生产过程中重要的破碎设备，其核心部件为挤压辊。挤压辊长期受到物料的高应力磨粒磨损和循环应力作用，容易产生疲劳磨损失效。为了提高辊面工作层的耐磨性，常在挤压辊表面堆焊耐磨金属。虽然表面耐磨层可以起到提高挤压辊耐磨性的作用，但是，由于辊体

4、金属与辊面耐磨层金属的成分和微观组织不同，导致两者在性能上存在差异，材料间的结合性能较差，在疲劳磨损作用下导致耐磨层剥落失效。因此，研究如何提高挤压辊表面耐磨层的耐磨性及耐磨层与母材的结合性能，延长部件的使用寿命，减少设备维护时间，具有重要的科学意义和实用价值。本文采用的堆焊材料包括：3种市售焊丝、6种自制改变高碳铬铁加入量和6种自制改变石墨加入量的堆焊焊丝，在45钢母材上制备堆焊层。研究了各种堆焊层的成分、微观结构、硬度、耐磨性和及其与45钢母材的结合强度。在现有可用于测试电弧堆焊层与钢母材结合性能测试方法的基础上，提出了新型十字交叉推离试验法。主要试验结果如

5、下:（1）分析了奥氏体钢，含铌合金钢和高铬合金铸铁三种市售焊丝在45钢母材上的堆焊层组织。采用十字交叉推离试验法测试3种市售焊丝堆焊层与45钢母材的结合强度依次为369MPa、191MPa和48MPa。对十字交叉推离试样进行观察分析，确定了断裂路径和断口特征。含铌合金钢及过共晶高铬合金铸铁堆焊层与过渡层（奥氏体钢）堆焊层的结合强度依次为322MPa和163MPa，明显高于耐磨层与45钢母材的结合强度。且由断裂路径可以明显观察到裂纹延伸至过渡层停止扩展，说明奥氏体钢过渡层可以有效限制裂纹扩展。（2）分析了不同高碳铬铁加入量堆焊层的成分和微观组织，并研究了C、Cr含

6、量对堆焊层微观组织与耐磨性的影响规律。结果表明，6种不同高碳铬铁加入量的一系列堆焊层中C、Cr含量逐渐升高，微观组织主要为马氏体、奥氏I吉林大学硕士学位论文体及弥散分布于基体中的NbC硬质相组成。当高碳铬铁加入量为0%时，堆焊层中C、Cr含量较低，基体组织为马氏体和残余奥氏体的混合组织。堆焊层中C，Cr含量增加，堆焊层的钢基体组织中马氏体减少，残余奥氏体逐渐增加；当高碳铬铁加入量为7.5%时开始出现独立奥氏体，随着C、Cr含量增加，独立奥氏体最终连成片状。在焊接冶金反应中，Nb元素首先与C元素结合生成NbC，随着C、Cr含量增加，析出NbC的数量增多，尺寸变大，

7、堆焊层中最大NbC尺寸由1µm增大到4µm。基体组织和NbC硬质相共同决定材料的耐磨性；高碳铬铁加入量为5%时，基体组织中独立奥氏体含量较少，NbC硬质相数量增加和尺寸增大，堆焊层的硬度和耐磨性能最好，堆焊层上部平均显微硬度为861HV0.2，耐磨性能可达45钢基体的5.7倍。高碳铬铁量继续增加时，由于基体中奥氏体增多，导致硬度降低，耐磨性变差。（3）研究了6种不同石墨加入量对堆焊层成分、微观组织与耐磨性的影响规律。由不同石墨添加药芯焊丝制备的一系列堆焊层中C含量逐渐增加，微观组织主要为铁素体、马氏体、奥氏体及弥散分布于基体中的NbC硬质相组成。当石墨加入量为0

8、%时，C含量较低，堆焊层