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奥氏体堆焊合金因其良好的强韧性,适宜于用作冲击工况下的机械零件耐磨材料。添加Nb、V、Ti等强碳化物形成元素,可使该奥氏体合金原位先析出MC型碳化物,细化γ-Fe晶粒而增强合金韧性。本文采用药芯焊丝自保护明弧焊方法在Q235A基体上制备了Cr-Mn-Nb-W-V-Si-Ti多元合金系奥氏体堆焊耐磨合金,通过光学显微镜、X衍射分析仪、扫描电镜以及其附属能谱分析仪及湿砂橡胶轮式磨损试验,考察了外加硬质相WC颗粒、稀土硅、堆焊电流和焊后热处理等对其显微组织及耐磨性的影响。首先,考察了外加WC颗粒对其显微组织及耐磨性的影响。结果表明,随焊丝药芯中WC增加,奥氏体晶粒细化,沿晶分布的多元合金化碳化物数量增加。初生γ-Fe相原位析出了(Nb,Ti,V)C相和残留WCx颗粒起到晶内弥散强化作用,沿晶分布的(Nb,Ti,V)C和M6C(M=Fe,Cr,Mn,V,W)相隔断了网状或树枝状沿晶M7C3相,使其细化、断续分布而提高合金韧性,减轻沿晶碳化物数量增加的不利影响。硬度和磨损测试结果显示,明弧堆焊奥氏体合金洛氏硬度仅有40~47,但其磨损质量损失低于高铬铸铁合金,具有良好耐磨性;随着外加WC含量提高,奥氏体合金晶内和晶界区域显微硬度差异显著减小,合金表面趋于均匀磨损而改善耐磨性。其次,研究了中碳锰铁和稀土硅含量对Cr-Mn-Nb-W-V-Si-Ti多元合金系明弧堆焊合金显微组织及耐磨性的影响。结果表明,随着药芯中碳锰铁含量增加,合金宏观硬度持续提高,磨损质量损失ΔM先减小后增大;中碳锰铁17.5%时,γ-Fe晶粒最细,合金耐磨性最佳。随着稀土硅含量提高,堆焊合金奥氏体基体内原位析出的(Nb,Ti,V)C相和残留WCx颗粒数量增加,γ-Fe晶粒先细化,其沿晶M7C3由网状或树枝状改变为断续或孤立状分布,数量减少;稀土硅6%时,奥氏体数量最多,合金耐磨性最佳,随后γ-Fe相晶粒增大,耐磨性下降。接着,考察堆焊电流对该明弧堆焊奥氏体合金显微组织及耐磨性的影响。结果表明,随着电流增加,合金宏观洛氏硬度先升高后降低,耐磨性先改善后下降。随电流增加,奥氏体晶粒变粗,沿晶M7C3型碳化物数量增多,原位析出(Nb,Ti,V)C相颗粒增多。电流350A时,奥氏体数量最多,合金耐磨性最佳。最后,对堆焊奥氏体合金进行焊后热处理。随着热处理温度提高,其奥氏体数量先提高后减少,沿晶碳化物先减少后增加,1150℃时,奥氏体基体最多,合金耐磨性反而最佳。上述结果均表明,明弧奥氏体晶内原位析出的(Nb,Ti,V)C相和残留残留WCx颗粒对该堆焊合金的耐磨性起主导作用,其沿晶碳化物则起次要作用。该奥氏体合金的磨损机制主要是磨粒显微切削,适用于带有一定冲击载荷磨粒磨损工况下使用。