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《合金元素对明弧堆焊奥氏体基合金的组织和耐磨性影响》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、学校代码10530学号201510161684分类号TG422.3密级公开硕士学位论文合金元素对明弧堆焊奥氏体基合金的组织和耐磨性影响学位申请人张立成指导教师龚建勋学院名称机械工程学院学科专业材料科学与工程研究方向焊接材料及装备二〇一八年六月EffectsofalloyingelementsonthemicrostructureandabrasionresistanceofausteniticopenarchardfacingalloyCandidateZhangLiChengSupervisorGongJianXunCollegeSchoolofMechanical
2、EngineeringProgramMaterialsScienceandEngineeringSpecializationWeldingMaterialAndEquipmentDegreeMasterofAcademicUniversityXiangtanUniversityDateJune,2018湘潭大学硕士论文摘要药芯焊丝自保护明弧焊方法经济性好、适应性强等特点而得到应用，但其堆焊合金因脆性相过多而易出现开裂剥落现象，这使之失效过早，严重影响先进机械设备的使用效率，增强明弧堆焊合金的韧性一直是提高其使用寿命必需解决的难题。在铁素体、马氏体和奥氏体三种基体组织中
3、，奥氏体以其良好韧性而被用作耐冲击工况的主要基体，并利用其形变诱发马氏体相变的特点而增强其耐磨性。鉴于奥氏体基体的特点，本文采用药芯焊丝自保护明弧焊方法制备了Cr-Mn-Nb-Ti-V-Si多元合金系奥氏体基体耐磨合金。添加Nb、Ti、V等强碳化合物元素，使奥氏体基体原位析出MC型碳化物而使之强化。借助光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜及其附属能谱仪，配合宏观、显微硬度及耐磨性测试，考察了组元含量对其组织及耐磨性的影响。首先，研究了Si对奥氏体耐磨堆焊合金组织及耐磨性的影响。结果表明，随着硅含量增加，γ-Fe晶粒和初生的(Nb,Ti,V)C颗粒均变粗，沿γ-Fe相晶界
4、分布的M23C6相变粗，间距增加，形态由骨架状变为离散孤立层片状，其中M代表Fe、Cr、Mn、V元素。当Si过量时，(Nb,Ti,V)C颗粒变粗，基体由γ-Fe向α-Fe转变。磨损试验结果表明，适量Si可提高合金的耐磨性，过量使之降低。以奥氏体为基体的堆焊合金的耐磨性，不仅与原位析出的(Nb,Ti,V)C颗粒及沿晶碳化物的尺度有关，而且与基体类型与晶粒尺度有关。接着，依次改变Nb、Ti、V等组元量，考察其对奥氏体耐磨合金组织和耐磨性的影响。结果表明，随着Nb含量增加，(Nb,Ti,V)C颗粒逐渐增多且尺寸变大，形态由均匀弥散变为集聚粗大状，改善了合金耐磨性，但Nb过量
5、加入，原位析出(Nb,Ti,V)C相颗粒粗大，奥氏体基体强度不足，耐磨性反而降低。EDS能谱扫描结果显示，V组元仅有少量参与形成(Nb,Ti,V)C颗粒，大部分则固溶于奥氏体基体以及沿γ-Fe晶界分布的M23C6型碳化物。沿晶M23C6型碳化物的增多及粗大可提高磨粒切削磨损阻力，但其较易剥落而促使耐磨性降低。Ti与C先期形成TiC相，背散射图显示其可充当(Nb,V)C相的形核核心，促使(Nb,V)C颗粒的大量析出而弥散强化γ-Fe基体。但是，过量Nb、Ti、V组元加入，将促使会使得γ-Fe基体因贫碳而失稳转变，不利于改善堆焊合金的韧性。最后，考察Cr、Mn、C等组元对
6、奥氏体耐磨合金组织和耐磨性的影响。结果表明，Cr组元提升，主要使得沿晶碳化物的数量增多且尺寸变大，适量可改善合金的耐磨性，过量则使M23C6型沿晶碳化物过粗而加大其剥落机率。当MnI湘潭大学硕士论文含量1.9%时，堆焊合金的基体由α-Fe转变为γ-Fe；Mn继续增加，沿γ-Fe相晶界分布的M23C6型碳化物增多且尺寸变大，形态由树枝状变为团簇状。C含量增加，沿γ-Fe相晶界分布的M23C6型碳化物大量析出，尺寸变大，形态由孤立层片状变为耐磨骨架状，合金宏观硬度提升幅度大，但合金脆性也同步增加。Cr-Mn-Nb-Ti-V-Si多元合金系奥氏体基体合金的耐磨性主要取决于其
7、胞状γ-Fe晶内原位析出的(Nb,Ti,V)C颗粒，其次才与沿γ-Fe晶界分布的碳化物有关。该合金磨损机制主要是磨粒的显微切削，具有较高的韧性，可应用于有冲击载荷的磨粒磨损工况。关键词:奥氏体；明弧；堆焊；耐磨性；组织II湘潭大学硕士论文AbstractThemethodsofself-shieldedflux-coredopenarcweldingareusedfortheircharacteristicssuchaseconomic,adaptability.However,theirsurfacingalloyswereeasilyspalle
