Fe-Cr-Nb-C系耐磨堆焊層組織與性能研究.pdf

1、Fe-Cr-C耐磨堆焊合金是一種重要的耐低應(yīng)力磨粒磨損堆焊合金，由于硬度高，綜合性能好，價格低廉而備受關(guān)注，廣泛應(yīng)用于礦山、煤礦等工業(yè)領(lǐng)域。但由于其碳化物易于聚集于晶界，初生碳化物M7C3粗大，在應(yīng)力較大的情況下易于生成裂紋并從基體上剝落，韌性差，大大限制了Fe-Cr-C系耐磨堆焊合金的進(jìn)一步應(yīng)用。 本研究通過添加強(qiáng)烈的碳化物形成元素鈮改善堆焊層的性能，鈮和碳不僅能形成初生碳化物，而且形成二次碳化物，降低奧氏體中碳的濃度，使奧氏

2、體不穩(wěn)定，提高馬氏體轉(zhuǎn)變溫度Ms。極小的碳化鈮顆粒分布于組織中，顯著提高堆焊金屬性能，在結(jié)晶時作為外來核心，明顯控制結(jié)晶過程中晶粒長大和碳化物晶界的移動，從而細(xì)化組織，改善碳化物分布，減少粗大的柱狀晶組織。同時，碳化鈮硬度很高，可達(dá)HV2400，分布于基體和初生碳化物中，不僅對基體起到強(qiáng)韌化、保護(hù)的作用，還和M7C3一道成為堆焊層中的耐磨硬質(zhì)相，使堆焊層的抗裂性和耐磨性都得到了明顯的改善。本文通過調(diào)整焊絲中合金元素的加入量，研究了Fe-

3、Cr-Nb-C和Fe-Nb-C兩個系列的堆焊層。分析了焊縫組織和性能之間的關(guān)系。 采用X射線衍射進(jìn)行物相分析、光學(xué)顯微鏡和電子掃描電鏡針對熔敷金屬的碳化物形貌、晶界形貌、磨損形貌進(jìn)行觀察分析，同時結(jié)合能譜測試結(jié)果和耐磨性測試及顯微硬度分析結(jié)果等進(jìn)行綜合分析。研究表明：焊接過程中Nb可以穩(wěn)定的過渡到焊縫中，在碳含量充足的情況下Nb全部以NbC的形式存在.其中Fe-Nb-C型堆焊層未表現(xiàn)出良好的耐磨性能。本文通過調(diào)整Cr、Nb的含量

4、對堆焊層進(jìn)行系統(tǒng)研究，對Fe-Cr-Nb-C耐磨合金，隨鉻含量增加，NbC數(shù)量和形態(tài)沒有明顯變化，初生M7C3碳化物顆粒單個體積增大，堆焊層硬度和耐磨性增高，初生碳化物M7C3中的Cr/C(質(zhì)量比)影響M7C3的顯微硬度。隨著Nb合金的加入堆焊層中出現(xiàn)NbC，堆焊層的硬度和耐磨性明顯增加，NbC和M7C3共同保護(hù)基體防止磨料的切入，具有良好的耐磨效果，但是隨Nb含量的繼續(xù)增加，大量的碳被固定到NbC當(dāng)中，直接導(dǎo)致M7C3數(shù)量的減少直至消