新型堆焊焊条与耐磨堆焊层的组织性能研究

论文摘要

本文在理论分析和工矿现场应用相结合的基础上研发设计出了一种新型槽型堆焊焊条。该焊条稀释率低,制造简便,使用最常见的逆变直流焊机作为电源,特别适合于实验室进行不同合金粉末配方的堆焊试验以及有特殊成分要求的小批量零件表面堆焊强化。论文探讨了新型堆焊焊条堆焊的冶金过程,该过程是一个快速非平衡结晶过程,随着焊条电弧的移动,合金熔池的形成与凝固是同时进行的。合金粉末通过熔滴过渡不断进入熔池；在熔池的后半部分,液态金属不断脱离熔池形成固体而凝固,因此可以将堆焊焊条的冶金过程看作一个分阶段、连续反应的过程。并详细分析了堆焊过程中熔池的凝固机理、凝固特征及对凝固组织的影响。应用金相显微镜、扫描电子显微镜、电子探针、X射线衍射、测量显微硬度等手段,详细研究了表面冶金层中的组织成分特征。堆焊层剖面分为热影响区、脱碳层、胞状树枝晶层和等轴晶层,成分由亚共晶、共晶过渡到过共晶,亚共晶区的先析相和脱碳层是固溶一定Cr的α-Fe,共晶与过共晶区则由Fe3C或M7C3和Fe-Cr固溶体组成。堆焊层的硬度高,缺陷少。当焊速增大时,堆焊层中的晶粒主轴向垂直于焊缝熔合线的方向变化,稀释率变低。在堆焊层中,往往会出现各种缺陷,论文主要研究了气孔和裂纹三种常见缺陷,对它们的形成原因、形成机理进行了详细的分析讨论。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 文献综述
• 1.1 耐磨材料的现状
• 1.2 耐磨材料研究进展
• 1.3 耐磨堆焊焊条的研究
• 1.4 本课题的提出及研究意义
• 2 新型堆焊焊条的研究及开发
• 2.1 堆焊焊条的设计原则
• 2.2 粉末体系的研究
• 2.3 新型堆焊焊条的设计与制备
• 3 堆焊工艺的研究
• 3.1 电源的选择
• 3.2 堆焊电流的设置
• 3.3 运条方式
• 3.4 焊接工艺对焊缝组织结构的影响
• 4 熔池的凝固机理及热影响区固态相变研究
• 4.1 熔池的凝固机理研究
• 4.2 焊缝热影响区的固态相变
• 4.3 本章小结
• 5 堆焊层的组织与性能研究
• 5.1 试样的制备、观察和性能测试
• 5.2 堆焊层的宏观特征
• 5.3 堆焊层的金相组织分析
• 5.4 堆焊层显微硬度分布
• 5.5 热影响区的组织观察
• 5.6 气孔
• 5.7 裂纹
• 5.8 堆焊工艺对组织形态的影响
• 6 结论
• 致谢
• 参考文献