高硬度高抗裂耐磨焊条的研制.doc

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1、此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除高硬度高抗裂耐磨焊条的研制合肥工业大学材料科学与工程学院  张建  王国平  左小涛     ［摘要］本文研制了一种Fe-Cr-B合金系堆焊焊条，在焊条配方中主要加入Cr、B，可以有效地提高堆焊层的硬度，同时具有很高的抗裂性。研究表明：X射线分析该合金基体组织主要是马氏体组织和残余奥氏体组织，组织中Cr-Fe相、（Cr,Fe）7C3和Fe23（C,B）6等碳化物、硼化物的高硬度的硬质相均匀地分布在堆焊层上。由于此类硬质相的存在使得合金系的硬度可达65HRC，抗裂性很好。     ［关键词］堆焊；高硬度；抗裂性

2、；耐磨性前   言      此文档仅供学习与交流此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除耐磨堆焊工艺广泛的应用于农业、矿业等和其他高硬度高耐磨性的机械器件中，硬度不同的两工件之间接触时一般需要耐磨堆焊合金[1]。堆焊合金不仅需要高硬度、高耐磨性，同时还需要有好的韧性，而韧性主要由基体组织的结构决定[2]。Chatterjee和pal指出堆焊合金中Cr的碳化物体积分数超过35%后，其耐磨性将不再提高[3]。因此通过加入适量的B可以提高堆焊合金的耐磨性和硬度[4]。目前所研制的耐磨堆焊焊条当硬度高于60HRC时就无法保证具有很好的抗裂性，本试验所研制

3、的焊条在保持硬度高达65HRC的同时具有高的抗裂性。1   焊条药皮的设计      焊条药皮主要是大理石、金红石、白云石、云母、钛白粉等。由于堆焊材料中的合金元素越多并不一定就会使堆焊合金的硬度及耐磨性越高[5]，因此采用的合金为高碳铬铁、硼铁。根据试验研究本试验选择Cr含量为20%,依次改变B的含量来确定最佳的焊条药皮配方。2   试验材料与方法此文档仅供学习与交流此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除       本试验采用H08A焊芯，直径4mm,长450mm。根据国标GB984—2001T将堆焊焊条熔敷在Q235A低碳钢板上，板厚16m

4、m见图1。焊前350℃烘干2h，堆焊三层，直流反接，每层的长度不小于70mm，宽度不小于15mm。焊后磨除表面1~2mm，测试洛氏硬度，线切割成10mm×10mm×25mm的试块，打磨抛光，采用4%的硝酸酒精腐蚀观察金相组织与进行X射线衍射试验。焊接工艺参数见表1。       根据改变加入硼铁的含量，将试验分为以下7组，编号表2。此文档仅供学习与交流此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除3   试验结果与分析3.1   硬度试验 根据国标GB984—85对堆焊层进行了硬度试验，试验数据如表3。此文档仅供学习与交流此文档收集于网络，如有侵权，请联

5、系网站删除 由表3易知硼铁的含量小于15%时其硬度与硼的含量成正比例增长，继续增加硼铁的含量堆焊合金的硬度略有下降。文献[4]认为，堆焊合金中B的含量在0.6%时晶粒细化与粗大的硬质先析碳化物共同提高耐磨性，继续增加B时堆焊合金的先析碳化物和体积分数发生了细小的变化，导致了B在堆焊合金中饱和。由图2可知，组织中存在较多的硬质相，因此该堆焊合金可以获得较高的硬度，所测的硬度可达到65HRC。3.2   抗裂性试验此文档仅供学习与交流此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除       对于硬度比较高的堆焊合金容易出现焊接裂纹，因此对于高硬度的堆焊合金

6、进行抗裂性试验很有必要。本试验在焊接各个试样时首先初步判断,即焊接过程中有无明显的断裂响声，焊后除渣观察有无明显裂纹；然后将堆焊合金表面磨除1~2mm表面层，采用放大镜观察表面有无裂纹。堆焊试样在焊接时没有听到明显的响声，磨除表面一层后也没有观察到裂纹。为了进一步测试其抗裂性，将300mm×300mm×12mm的Q235低碳钢钢板两端拘束，用5#焊条在上面焊一道200mm的焊道，焊接参数与堆焊时的参数相同。同样方法观察有无裂纹，试验表明焊接时没有响声，焊后除渣后没有裂纹,磨除一层后也没有观察到明显的裂纹。3.3   堆焊层组织分析       为了更

7、好地了解高硬度高抗裂性的机理，对5#堆焊层的显微组织（图2~4）以及X射线衍射物相分析（图5）。此文档仅供学习与交流此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除根据图2与图4所示易知，堆焊合金的基体组织为马氏体和残余奥氏体,硬质相主要为Cr-Fe相、(Cr,Fe)7C3和Fe23(C,B)6。其中白色组织为高硬度的(Cr,Fe)7C3和Fe23(C,B)6相，黑色组织为Cr-Fe与(Cr,Fe)7C3的共晶组织。Cr-Fe此文档仅供学习与交流此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除相、Fe23(C,B)6为复杂的面心立方晶体结构，并且(Cr,Fe)7

8、C3具有密排六方晶体结构。而由文献[6]可知，(Cr,Fe)7C3棱柱侧面显微硬度在1400HV左右，棱柱横