论文部分内容阅读
鉴于Mo2FeB2基金属陶瓷优异的综合力学性能,制备成本低,以及与钢相近的热膨胀系数、热导率和密度,特适合做覆层材料。在此基础之上,研究采用堆焊的方法在钢基表面原位合成Mo2FeB2基金属陶瓷堆焊涂层材料,以期提高材料表面的耐磨性能和使用寿命。 以钼粉、还原铁粉、硼铁粉以及碳化钨粉等为基础原料,自制成堆焊用Mo-Fe-B系管状焊丝,在45钢表面采用氧-乙炔焰及氩弧进行堆焊制备堆焊涂层。通过焊接冶金原理、吉布斯自由能判据和Mo-Fe-B相图分析推断堆焊的冶金过程及堆焊层的物相组成,然后以堆焊层硬度、耐磨性以及堆焊界面硬度梯度等作为性能指标,采用金相显微镜、扫描电子显微镜及XRD衍射仪作为显微组织的分析方法,研究WC在不同的堆焊工艺下对堆焊层组织与性能的影响,研究Mo/B以及堆焊电流在氩弧堆焊条件下对堆焊层组织与性能的影响。并对比了Mo-Fe-B与市售铸造碳化钨管状焊丝在氧-乙炔焰堆焊条件下堆焊层及界面的组织与性能。 结果表明:堆焊制备Mo2FeB2基金属陶瓷涂层是切实可行的,堆焊层组织较均匀,致密度高;组织中硬质相主要包括Mo2FeB2、MoB、Fe2B、CrB、(Fe,Cr)7C3等,Mo2FeB2相能显著的提高钢表面的硬度及耐磨性;在氧-乙炔焰堆焊时,WC烧损少,能抑制熔池凝固时树枝晶的析出,有利于Mo2FeB2相的生成,对堆焊层组织影响较大。在WC添加量为25%时,堆焊层组织由细小均匀的Mo2FeB2颗粒、共晶硼化物硬质相、块状WC和Fe基固溶体构成,堆焊层硬度最高,耐磨性最好;氩弧堆焊电流为110A时,Mo/B原子比和WC添加量对堆焊层组织与性能影响不大,组织主要由胞状或者胞状树枝晶及共晶的Fe基固溶体和共晶的硼化物、碳化物或硼碳化物硬质相构成。在堆焊电流为80A时,堆焊层表面组织中出现块状和细小的颗粒状Mo2FeB2相,但在界面处没有发现Mo2FeB2相。堆焊层硬度及耐磨性显著提高;Mo-Fe-B氧-乙炔焰及氩弧试样堆焊层界面处都存在一个宽度小于100μm的硬度过渡区,呈冶金结合,无缺陷。铸造碳化钨的氧-乙炔焰试样堆焊层组织由球形、颗粒状的WC以及Fe基体构成,且在堆焊层及其界面处都存有裂纹缺陷。