B对高铬铸铁高频感应堆焊层组织和性能的影响

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在工业生产上,磨损是造成机械设备关键零部件失效的主要原因之一。零件磨损不仅提高设备的维护费用,而且降低设备的生产效率,因此提高材料的耐磨性具有十分重要的意义。高频感应堆焊工艺具有焊接速度快、热影响区小、工艺相对简单、易于操作等优点,因此在耐磨件的生产中得到较为广泛的应用。目前高频感应堆焊一般采用碳素钢作为母材,高铬铸铁作为耐磨堆焊层,由于堆焊过程中母材的稀释,堆焊层出现硬度降低且分布不均匀等一系列问题。本文通过在高铬铸铁基自熔性合金粉中加入一定量的硼元素来提高堆焊层硬度和改善堆焊层的硬度分布,以达到进一步提高堆焊层耐磨性能的目的。  首先在确定的高频感应堆焊工艺参数下对熔剂配比进行优化,确定熔剂配比(占金属粉末的质量百分数)为:9%焊剂431、3%硼酸、1%萤石。按此熔剂配比在Q235钢表面制备加入硼量为0%、1%、2%、3%、3.5%、4%、4.5%、5%的高铬铸铁高频感应堆焊层,并采用OM、SEM、EDS、XRD、硬度试验、磨损试验等方法,研究上述堆焊层的组织和性能,试验结果表明:  添加硼元素的高频感应堆焊层脱渣后表面有金属光泽、平整、致密且无明显的裂纹、气孔和夹渣,成形性良好。随硼加入量的增加,母材对堆焊层的稀释作用减弱。堆焊层与母材结合良好,形成了冶金结合,提高了其结合强度。  未添加硼元素的高频感应堆焊层组织由奥氏体、马氏体(C0.12Fe1.88)、Fe-Cr固溶体和(Cr,Fe)7(C,B)3组成。添加硼元素的高频感应堆焊层组织由奥氏体、马氏体(C0.12Fe1.88,C0.055Fe1.945)、Fe-Cr固溶体、(Cr,Fe)7(C,B)3和(Cr,Fe)2(B,C)组成。随硼加入量的增加,初生硬质相的尺寸、数量和形貌发生变化。当硼加入量小于3.5%时,初生硬质相形貌变为规则的六边形,尺寸变小。当硼加入量为4%时组织中有四边形硼碳化物(Cr,Fe)2(C,B)生成。  随硼加入量的增加,堆焊层的洛氏硬度值逐渐增加,当B加入量为5%时,高频感应堆焊层的上部、中部及下部的洛氏硬度值依次为62.7HRC、60.8HRC、59.7HRC。高频感应堆焊层显微硬度值总体变化趋势为从母材到堆焊层表面的显微硬度值分布呈现由小到大,在母材和界面层间显微硬度值突变。  随硼加入量的增加,堆焊层的耐磨性表现为先升高后降低的趋势,观察堆焊层的磨损形貌发现,当B加入量为4.5%时,耐磨性最好,堆焊层磨损表面出现的划痕很少,犁沟几乎消失。  结合堆焊层显微组织和性能分析,硼加入量为4.5%时组织和性能最好,在此含量下制备高频感应堆焊耐磨筛条,组焊振动筛筛板,其使用寿命提高了0.4倍左右。
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