%84形态分布对铁基复合层耐磨性能的影响

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1、万方数据第29卷第1期焊接学报v01．29No．12O08年1月TRANSAC‘1110NSOFTHECHINAWELDINGINSTI‘I’UTl0NJanuary208M7C3的形态分布对铁基复合层耐磨性能的影响刘政军，苏允海(沈阳工业大学材料科学与工程学院，沈阳110023)摘要：研究了在电磁搅拌的作用下，硬质相M7G(主要是(Fe，cr)，C3和cr7C3)的数量和形态分布对堆焊层金属耐磨性的影响规律。对堆焊试件进行耐磨、硬度试验，并采用sEM，xRD对堆焊进行显微组织和成分分析。发现随着磁场参数的改变，硬质相M7C3由杂乱无章的分布逐渐转变，为较规则的六方块状分布，堆焊层金属

2、的耐磨性也随之增强；当磁场电流为3A，磁场频率为10Hz时，堆焊层金属的性能达到最佳状态，此时堆焊层中硬质相(M7C3)均成较规则的六方块状分布。结果表明，在适当的磁场参数作用下，硬质相(M7G)成较规则的六方块状分布可以显著的提高堆焊层金属的耐磨性。关键词：硬质相；电磁搅拌；等离子弧堆焊；磁各向异性中图分类号：711C115．28文献标识码：A文章编号：0253—360X(2008)0l一0065一04刘政羊O序言众所周知，金属材料的硬度、强韧性及耐磨性等与其微观组织有密切的关系，就堆焊金属而言，其耐磨性主要取决于硬质相的类型、性能、数量和分布，基体的形态和性质以及与硬质相的匹配关系

3、对耐磨性也有重要的影响⋯。由于显微组织决定了堆焊金属的耐磨性，因此控制堆焊层中硬质相的数目及其形态分布尤为重要。近年来，针对外加纵向磁场搅拌焊接熔池，开展了许多有益的研究，获得了许多重要的结论。外加交变纵向磁场对焊接熔池进行搅拌可以细化一次结晶组织，减小化学成分不均匀性，降低结晶裂纹和气孔的敏感性，打碎夹杂，提高焊缝金属的塑性和韧性等方面的研究较多怛J，但是有关利用磁场来控制硬质相(M7C，)形态分布的研究较少报道。研究目的是在等离子弧堆焊铁基自熔合金粉末(Fe5)时外加交变间歇纵向磁场，研究电磁搅拌对堆焊层硬质相形态、数目及性能的影响规律，并对试验结果做出了初步的分析和讨论。1试验方

4、法试验采用铁基自熔合金粉末(Fe5)，粉末的粒度收稿丑期：2007—04一16基金项目：辽宁省自然科学基金项目(20042025)为60～160目，其化学成分见表1。表1堆焊合金粉末化学成分(质量分数。％)Table1COmpOsitionOfsu愉inga¨oypowder合金粉末CsiBcrFe4．8O．8】．540Bal所用的外加磁场是一种以一定频率交变的纵向磁场。该磁场由安装在等离子弧堆焊焊机导电嘴上的激磁线圈产生。电磁线圈的骨架是用5H朋厚的绝缘管(直径120mm，高150mm)和3mm厚的绝缘板做成的；线圈是≯1．5咖的漆包线绕在骨架上制成的，线圈的匝数是430匝；用矽钢片

5、作为铁心，其厚度为5mm。激磁电流为脉冲方波电流，它由专用电源供电，其占空比、频率和幅值均可调节，所产生的磁力线方向大体上与电弧轴线平行，并以电弧轴线为中心形成轴对称分布，因此称为纵向磁场或同轴磁场。试验是采用等离子弧堆焊机在低碳钢试板上堆焊制备试样，焊接工艺参数和电磁搅拌参数为：堆焊电流160A，堆焊电压30V，堆焊速度53．4删min，焊枪摆幅20mm，电弧横向摆动频率45次／mill；磁场电流0～5A，磁场频率1～20Hz，占空比0．4。对试块进行外加磁场等离子弧堆焊后，采用HRC一150型洛氏硬度计来测量堆焊层合金的宏观硬度。试样的磨损试验在湿砂橡胶轮式磨损试验机万方数据焊接学

6、报第29卷上进行。然后在金相显微镜下观察堆焊层表面的显微组织；采用布鲁克D8型x射线衍射仪分析合金中物相组成。2试验结果图1是没有施加磁场和在磁场频率为10HZ时，改变磁场电流，堆焊层金属表面的显微组织。可以看出：没有施加磁场时，堆焊层中硬质相的数目比较少，且成杂乱无章的分布，大部分成长条状(硬质相％G形状一般为片柱状，截面为六角形)。随着磁场的引入，堆焊层中硬质相的数量不断增加，相的形态也发生了变化，片状相的形态逐渐趋向较规则的六方。当磁场电流为3A时，堆焊层中成较规则六方块状分布的硬质相达到最佳状态，此时堆焊层金属的硬度最高，磨损量最低。随着磁场电流的继续增加，堆焊层中又出现了片状

7、分布的硬质相；当磁场电流为5A时，发现硬质相不但成杂乱无章的分布，而且在金相显微组织图中出现了成带状铁磁物质的偏聚区，如图1c所示。铁磁物质偏聚带的析出将大大降低了堆焊层金属的性能，表现为堆焊层金属的硬度降低，磨损量增大。图2是磁场电流为3A时，堆焊层金属表面的显微组织。磁场电流为3A时，硬质相基本上都成较规则的六方块状分布；随着磁场频率的增加(厂<10Hz)，硬质相的数量也随之增加，当磁场频率为10Hz时达到最佳状态，随着磁场频率的进一步增强