合金元素耐磨堆焊金属

本页主要研究1.合金元素对堆焊金属影响Mo含量变化对堆焊金属组织的影响合金元素Cr／C变化对堆焊层金属硬度的影响部分合金元素对耐磨性的影响Mo变化对堆焊耐磨性研究合金元素对堆焊金属影响在钢中常加入的元素有硅、锰、铬、镍、氮、硼、稀土元素等。虽然这些素中有金属与非金属元素之分，但它们都起着合金元素的作用，因此可以统称为合金元素。这些合金元素在堆焊金属中所起的作用是不同的，具体如下：碳元素：堆焊金属中碳含量的多少会对其中的组织形态及分布、碳化物的性质、数量及性能有着至关重要的影响。碳是铁基耐磨堆焊材料中必加的元素，可以明显的改善堆焊金属的耐磨性及硬度。但是堆焊金属中的碳含量并不是越多越好，只有当碳含量处在一个合适的范围时，才会充分发挥其作用。铬元素：铬元素是过渡族元素，熔点在1850C左右。铬在堆焊层中的分布可以形成碳化物，也可以固溶于基体中，提高基体的淬透性、硬度、耐磨性及耐蚀性。在堆焊合金中，碳和铬元素一般是联合起作用的，可以考察Cr/C比的影响。Cr/C比对耐磨材料的组织及力学性能都有很大的影响，从而对耐磨性产生很大的影响【加】。钒元素：钒元素同样属于过渡族金属元素，熔点较高为1920C。钒是强碳化物形成元素，VC的熔点为1850C~2730C,'V与碳可以行成VC和V2C两种稳定的碳化物，VC是钢中比较理想的碳化物硬质相，这主要是因为VC碳化物质地坚硬，高温性能好，在磨损情况下不容易开裂。VC在形成碳化物硬质相时，可以形成碳化物的弥散强化，对提高材料的耐磨性有很重要的作用钼元素：钼在钢中和堆焊金属中的作用为：提高淬透性、产生固溶强化、抑制回火脆性；形成M02C,增强二次硬化效应。在调质钢中加入O.2~o.3%的Mo，不仅能够提高钢的淬硬性及其强度和延展性，更由于Mo可以消除或减轻其他合金元素所造成的回火脆性而大大改善钢的冲击韧度，钼在堆焊金属中的分布主要以两种方式存在：当合金中Cr<15%时，钼主要是固溶于基体中，提高淬硬性；当合金中cr在28%左右时，钼主要以二次相的形式析出，起到弥散强化的作用，使合金得到有效的强化。中铬合金耐磨堆焊金属的主要合金元素是C、cr、Mo、V,合金元素对堆焊金属的性能、组织有很大的影响m'4刀，主要用于承受一定冲击载荷.Mo含量变化对堆焊金属组织的影响钼可以使奥氏体合金化,提高奥氏体的稳定性,促进残余奥氏体的形成；含钼碳化物可以在奥氏体中沉淀析出或弥散析出,使奥氏体得到沉淀强化或弥散强化。钼在元素周期表中属于vIB族，属体心立方晶体，由于和，.Fe晶格类型不同，原子半径差异较大，所以它对奥氏体固溶强化作用显著。Mo与c的亲和力强于cr,属于易碳化物元素。钼含量高时可以形成特殊碳化物，如Moc、M02c、（Fe，Mo）23c等。图3．6为不同Mo含量的堆焊金属组织，可以看出堆焊金属的组织以马氏体为主，并存在残余奥氏体。Mo在原始晶界与晶内的不同分布，会增加奥氏体的稳定性，使得晶界存在较多的残余奥氏体组织，有利于增加基体的塑性，在承受冲击下的磨料磨损工况下，能表现出更好的耐磨性能钼可以提高钢的淬透性、耐磨性，主要是以共晶碳化物和固溶形式存在于熔敷金属中的。从3—6组织照片中可以看出Mo的碳化物不明显，组织主要以马氏体组织为主。电子探针线扫描的结果如图3．9，可以看出，合金元素的波峰波谷并不明显，Mo主要是以固溶的形式存在，较少量形成碳化物M02c；cr在堆焊金属中的碳化物是cnc2；V主要以碳化物vc的形式存在。在图3．8x射线衍射分析结果中，Mo在堆焊金属中的物相主要是以固溶体的形式存在，Mo的碳化物相对较少，以M02c形式存在。Mo在原始的奥氏体晶内与晶界分布不均匀，晶界必然会出现这种元素的富集，增加了奥氏体的稳定性，晶界存在残余奥氏体组织：由于v的碳化物形成能力较强，v优于cr形成碳化物形成vC;cr的碳化物是c03c2，并且固溶于基体中起到了固溶强化作用。合金元素Cr/C变化对堆焊层金属硬度的影响堆焊金属中合金元素的改变可以对其中的组织产生很大的影响，从而改变堆焊金属的性能，图3.10所示为Cr/C比与堆焊金属宏观硬度的关系，可以看出随着Cr/C比的不断增加，堆焊金属的硬度不断增大。通过改变Cr、C的含量，可以显著的改变堆焊金属的组织，从不同Cr/C比堆焊金属的金相组织中可以看出，随着Cr/C比的不断提咼，cr提咼了基体的淬透性，使基体的强度不断提咼，同时随着碳含量的不断增加，堆焊金属中的马氏体数量不断增多，并且由板条马氏体逐渐变为孪晶马氏体，通过这两个方面的相互作用使堆焊层的硬度随着Cr/C比的增大而不断的增大。在Cr/C比达到最大值(Cr/fc为8.34)时，硬度达到最大值59.6HRC其中最大硬度值与最小的硬度值相差27.2HRC这说明通过增加堆焊金属中Cr/C比,会使硬度得到显著提高30S.0CrZCS3-J0堆焊金属礎度的关系Cr/C比堆焊金属的磨损耐磨性中铬Cr-Mo.V系耐磨堆焊合金，基体的马氏体具有良好性能，从而可以承受具有一定的冲击载荷的磨料磨损。堆焊金属的硬度可以从宏观上反映它的耐磨损情况。磨损实验中，采用加水粗河沙磨损两个小时，磨损前后分别称量试样的重量，其即为磨损量，以此来评价Cr/C比对耐磨性的影响。部分合金元素对耐磨性的影响图3.12为堆焊金属硬度与耐磨性的关系（Cr/c比变化）。堆焊金属的硬度对其耐磨性有很大的影响。随着堆焊金属硬度的增大，堆焊金属的磨损失重先减小达到最小值，之后磨损失重有所增大。当堆焊金属的硬度为47｝玎妃时，堆焊金属的失重最小，耐磨性能最好；之后随着硬度的增加堆焊金属的磨损失重有所增大，耐磨性有所变差。堆焊金属的硬度对其耐磨性的影响并不是其决定作用的。当堆焊金属中的Cr、C含量不断增加时，堆焊金属中的组织由板条马氏体变化到针状马氏体，由于针状马氏体具有较高的硬度但是脆性较大，在具有冲击载荷作用下的磨料磨损过程中，磨料会不断的冲击、摩擦基体，这就要求基体组织除了要具有一定的硬度之外，还要有良好的塑性、韧性配合，才能在磨损中表现出良好的耐磨性。针状马氏体组织的硬度较高，但是韧性较差，基体的韧性与硬度不能很好的配合，因此高硬度图3.13为Cr/C比对耐磨性的影响。可以看出，堆焊金属的耐磨性与堆焊金属中的Cr/Ct匕并不是呈简单的线性关系：随着Cr/C比不断提高，堆焊金属的耐磨性不断变好，磨损失重不断的减小，并在Cr/C比为8.07,硬48.7HR时耐磨性达到最优值，之后随着硬度的不断增加，耐磨性反而变差，磨损量有所增加。Cr固溶到基体中，可以提高基体淬硬性，而C可以提高马氏体的硬度，而当Cr/C比达到最大值时，此时的组织主要是以孪晶马氏体为主，孪晶马氏体组织的硬度相对与板条马氏体的硬度要高很多，但是其韧性、塑性要相差很多，在磨料磨损过程中，在磨料的磨损及冲击作用下，不仅会有磨Me变化对堆焊耐磨性研究磨料磨损实验采用粗河沙磨损两个小时。磨损前后分别称量试样的重量，其重量差即为磨损量，以此来评价M（含量与耐磨性的关系。图3.14为堆焊金属硬度与耐磨性的关系（Mo含量变化），可以看出，堆焊金属的磨损失重并不是随着硬度的增加而线性降低。随着堆焊金属的硬度不断增大，磨损量不断减小；当硬度为42}玎［配时，磨损量最小，耐磨性最好。之后随着硬度的增加，磨损量有所增大，耐磨有硬®{HRC）所变差。S3-14堆埠金属哽度与耐祷性的关系（Mo佥竜变化〕图3.15为堆焊金属中M（含量对耐磨性的影响。可以看出，随着M（含量的不断增加，堆焊金属的耐磨性得到提高，在M（含量为3.135%时，磨损量达到最小值，耐磨性最好，之后磨损量有所增加，耐磨性变差。Md固溶于基体中，可以显著提高基体的淬透性，当基体中的Mo含量过多时，过量的Md固溶与基体中，并且还包括固溶于基体中的Cr等合金元素，这样基体的碳当量就会很高，在焊接条件下，较快的冷却速度下，会形成韧性相对较差的孪晶马氏体组织，磨料磨损过程中，在磨料的冲击、磨损作用下，会由于基体的韧性较差而使耐磨性变差。因此，耐磨性并不是随着堆焊金属中Mo含量的增加而不断好S3-15堆挥金民含量对耐裁性的鳖响