堆焊金属组织及其微动磨损研究
金属构件失效分析磨损失效
b. 攻角 材料的冲蚀率和粒子的攻角有密切关系。当粒子攻 角为20°～30°时，典型的塑性材料冲蚀率达最大值，而脆 性材料最大冲蚀率出现在攻角接近90°处。攻角与冲蚀率关 系几乎不随入射粒子种类、形状及速度而改变。 c 速度 粒子的速度存在一个门槛值，低于门槛值，粒子与 靶面之间只出现弹性碰撞而观察不到破坏，即不发生冲蚀。 速度门槛值与粒子尺寸和材料有关。
化，造成脆性断裂，形成薄片屑；簇团状屑，冲蚀造成极不平整的表面形
貌，表面凸起部分受粒子冲击时，受冲击局部产生高温，凸起部分软化， 断裂脱离靶面，形成簇团状屑。
当单颗粒冲击脆性靶材时，依冲击粒子形状不同，可以产生两类不同的
裂纹，这些裂纹一般萌生于受粒子冲击的部位附近存在缺陷的地方。钝头 粒子冲击时，裂纹吴环形，出现在接触圆周稍外侧，反复冲击，这些环形 裂纹会与横向裂纹交互，从而产生材料流失；尖角粒子冲击靶面时，会出 现垂直于靶面的初生径向裂纹和平行于靶面的横向裂纹，前一种裂纹使靶 材强度退化，而后一种裂纹是冲蚀中材料流失的根源。
也会造成冲蚀。
b．雨滴、水滴冲蚀 高速飞行器穿过雨区时，会受到水滴的冲 击，如在暴风雨中飞行的飞机迎风面上首先出现漆层剥落，同
时材料表面出现破坏痕迹；蒸汽轮机叶片在高温过热蒸汽中运
行时，会出现水滴冲蚀，它主要发生在末级叶片上，这时蒸汽 中可能含10％～15％的水滴；高速转动叶片背面受到水滴的冲 击，其速度差不多和叶片运行的线速度相当，经过一段时间后。 叶片上会出现小的冲蚀坑；近几十年来受到注意的水滴冲蚀问
b 泥浆冲蚀机理 泥浆冲蚀过程往往伴生材料腐蚀。泥浆冲蚀中，除攻角和
速度外，固体粒子性质如硬度、形状、粒度、密度、固体粒子用量(固液比)、 流体的密度、粘度等对材料冲蚀均有影响，要用一个物理模型或从设想的 单元过程做出数量表达来描述泥浆冲蚀还比较困难。 c 气蚀机理 气蚀是由于材料表面附近的液体有气泡产生及破灭造成的。当 构件与高速流体相对运动时，如果流速高，在工作面附近的某局部的区域 压力就可能下降到等于或小于流体在该温度下的饱和蒸汽压，这样该局部 区域因发生“沸腾”现象而产生气泡。气泡在低压区形成并随流体运动，
金属材料腐蚀磨损的研究进展
金属材料腐蚀磨损的研究进展 ☞英国剑桥大学与美国加州大学等,结 合燃煤锅炉中出现的高温燃气流对管道用 材的冲蚀腐蚀问题,开展了高温冲蚀系统研 究。 ☞加拿大Postethwaite开展了化工管道 内双相或多相流介质对金属材料的冲蚀腐 蚀系统研究。 ☞英国曼彻斯特大学的Stack系统研究 了腐蚀磨损机制图。
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金属材料腐蚀磨损的研究进展
切削模型较好地解释了塑性材料在多角形刚性颗 粒，低冲击角的条件下进行冲蚀的规律。但对高冲击 角或脆性材料的冲蚀偏差较大。
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金属材料腐蚀磨损的研究进展 2、变形磨损理论模型(deformation and cutting mode)
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金属材料腐蚀磨损的研究进展 5、脱层理论模型(Delimination mode)
Suh建议金属滑动磨损中的微裂纹形核过程可以发 生在冲蚀过程中。颗粒冲击靶材时亚表面的应力分布 及空穴成核的影响,并指出空穴成核区出现在表面下 某一深度, 空穴成核容易出现在冲击角为15～20° （即最大冲蚀磨损量的冲击角）,冲击速度越大,则空 穴成核区越深，亚表面夹杂物和硬的二相粒子的数量 和间距会影响冲蚀速度。
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金属材料腐蚀磨损的研究进展
五、腐蚀磨损速率的影响因素
在腐蚀磨损系统中,金属材料的腐蚀主要产生 于电化学因素的作用,而其磨损则主要源于力学因 素的作用(表面剪切)。影响腐蚀磨损量的因素很 复杂，国内外很多学者对其进行了大量研究，大 致可分为以下四类：
第6章 磨损与腐蚀失效分析汇总
金属表面 发生局部 塑性变形
磨粒嵌入金属 表面，切割金 属表面
表面被 划伤
特点 • 普遍存在于机件中； • 磨损速度较大，0.5～5 μm/h 防止措施 • 提高表面硬度（从选材方面）； • 减少磨粒数量（从工作状况方面）。
（3）疲劳磨损的特征及判断。 它会引起表面金属小片状脱落，在金属表 面形成一个个麻坑，麻坑的深度多在几微 米到几十微米之间。 特点 产生接触疲劳的零件表面上出现许多针状 或痘状的凹坑，称麻点，故得名麻点磨损， 亦称疲劳磨损。 接触疲劳是裂纹形成和扩展的过程。
• 在化工、石油化工、轻工、能源、交通等 行业中，约60％的失效与腐蚀有关。化工与 石油化工行业腐蚀失效所占比例更高一些。 如近年来(1995 ～ 2000年)国内先后四次对石 化企业的压力容器使用情况进行调查，其中 对失效原因调查统计认为，在使用中因腐蚀 产生严重缺陷及材质劣化，是近年来引起容 器报废的主要原因。
6.2 腐蚀失效分析
6.2.1 腐蚀及腐蚀失效 1. 腐蚀的概念
腐 蚀 介 质
耐 蚀 金 属
（1）腐蚀的定义。 • 金属与环境介质发生化学或电化学作用，导致金 属的损坏或变质。OR在一定环境中，金属表面或界 面上进行的化学或电化学多相反应，结果使金属转 入氧化或离子状态。 （2）腐蚀介质。 • 通常不把所有的介质都称为腐蚀介质。例如，空 气、淡水、油脂等虽然对金属材料均有一定的腐蚀 作用，但并不称为腐蚀介质。一般仅把腐蚀性较强 的酸、碱、盐的溶液称为腐蚀介质。
• 腐蚀不仅损耗了地球的资源，而且因腐蚀而造成 的生产停顿、产品质量下降，甚至人身事故等损 失，更是无法估量。分析、材料腐蚀及控制的研究 给予了前所未有的关注。 （2）腐蚀介质。 • 通常不把所有的介质都称为腐蚀介质。例如，空 气、淡水、油脂等虽然对金属材料均有一定的腐蚀 作用，但并不称为腐蚀介质。一般仅把腐蚀性较强 的酸、碱、盐的溶液称为腐蚀介质。
摩擦磨损
◆纳米铜 添加剂改善钢 － 铝摩 擦副摩擦 磨损性 能 的研究． 于鹤 龙． 滨 士． 一等 ． 学 学报．０ ６２ （１ 徐 பைடு நூலகம் 摩擦 ２ ０ ６５
丁义超 等． 材料工 程 ０ ６９ ２ ０ （１
◆深 冷处理 对碳 钢表 面 ＭｏＣ 合 金 层摩擦 性 能的影 响． —ｒ 徐 晋 勇， 清。 向前等 ． 料 丁程 。 ０ （１ 高 龙 材 ２ ６９ ０ ◆基底 材料对 Ｎ Ｃ Ｂ ｉ 金激 光熔 覆层 组织 和磨损 性 ｉｒ ＳＣ合
２ ０ ，６５ ０ ６２ （） ◆氮离子 注 入 Ｃ２ ｒ 涂层 的磨损 性 能研 究． ０ 张光胜． 韦美
琴． 摩擦学 学报 ． ０ ．６ １ ２ ６ （ ０ ２５
◆原位合成ｆｉ １ Ｔ， Ｃ颗粒 增强铁 基复合材 料。 静， ｖ 王 工一
．
◆热 处理 对 Ｎｉｉ Ｔ 形状 记忆合 金 冲蚀磨 损性 能 的影 响．
维普资讯
表面工程 资讯
专 题 题 录
摩 擦 磨 损
◆石墨在 半金 属摩擦 材 料 巾的作 用 及其对 摩擦 性能 的 影 响． 吕亚非． 马土 宁． 韩
然 科学 版 ） ０ ６３ （１ ． ０。 ５ ２ ３
翎 等． 京化工 大学 学报 （ 北 自
◆半 固态挤 压 Ａ—ｉ ｅ合金 磨损 行为 的研 究 ． ｌ — ＳＦ 袁晓光，
薇 明举 坤 ． 光 杂志，０６２ （ 晁 杨 激 ２ ０，７５ ）
◆不 同类 型碳化 物在基 体 中的分布对 高速 钢轧 辊性 能 的影响． 亮 ， 晓丹。 宋 张 孙大 乐等． 金属热 处理， ０ ，ｌ １ ２ ６ （ ０ ３９ 新 ． 代制 造工程 ， ０ （ ） 现 ２ ６１ ０ ０ ◆硬脂酸 钾 固体 润 滑薄膜 的制 备及 其摩擦 磨损性 能研
一对钢-钢摩擦副摩擦磨损的原位动态研究
一对钢－钢摩擦副摩擦磨损的原位动态研究摘要：钢－钢摩擦副摩擦磨损是各种工业设备中最常见的故障之一。
本研究通过利用原位动态研究技术，对钢－钢摩擦副进行了磨损机理及生命周期的研究。
实验采用了一台导轨滑块式磨损试验机，通过程序控制拖曳速度和压力，对钢－钢摩擦副进行了实验。
在实验过程中，通过利用光学显微镜观察摩擦副表面形貌的变化，利用扫描电子显微镜观察摩擦副的微观结构，利用表面形貌仪测量摩擦副的摩擦系数，来研究钢－钢摩擦副的磨损机理。
结果表明，钢－钢摩擦副磨损机理包括微观切削、疲劳磨损以及热膨胀等过程。
不同的磨损机理在不同的摩擦环境下占据了不同的比例。
通过实验数据的分析，提出了钢－钢摩擦副的寿命预测模型。
研究的主要成果在于对钢－钢摩擦副磨损机理和表面形貌的变化进行了详细的研究和分析，提出了寿命预测模型，为工业生产中的钢－钢摩擦副运用提供了理论支持。
关键词：钢－钢摩擦副，磨损机理，寿命预测模型，原位动态研究Abstract：Frictional wear of steel-steel friction pairs is one of the most common failures in various industrial equipments. In this study, the wear mechanism and life cycle of steel-steel friction pair were studied by using in-situ dynamic study technique.An experimental rail sliding block wear tester was used to control the dragging speed and pressure by program, the steel-steel friction pair was tested. During the experiment, the changes of surface morphology of the friction pair were observed by using optical microscope, the microstructure of the friction pair was observed by scanning electron microscope, and the friction coefficient of the friction pair was measured by using surface profilometer, to study the wear mechanism of steel-steel friction pair.The results showed that the wear mechanism of steel-steel friction pair included micro-cutting, fatigue wear and thermal expansion process. Different wear mechanisms occupied different proportions under different friction environments. Through the analysis of experimental data, a life prediction model for steel-steel friction pair was proposed.The main achievements of the study are the detailed research and analysis on the wear mechanism and surface morphology changes of steel-steel friction pair, and the proposed life prediction model providing theoretical support for the application of steel-steel friction pair in industrial production.Keywords: steel-steel friction pair, wear mechanism, life prediction model, in-situ dynamic study.此研究对于钢-钢摩擦副的生命周期及寿命进行了详细研究，提出了寿命预测模型，这对工业生产的运用具有重要意义。
低频磁控埋弧堆焊焊缝组织与性能
表 层硬度 。
状 晶 的持续 增长 ，堆焊层 出现熔 敷金属硬 度提 高的 同
时开裂倾 向增大 、耐磨性 降低 的缺点 ，本 试验将 磁控 技 术应用到埋 弧堆焊过 程 中 ，研究 电磁搅 拌技术 对堆
２ 焊 缝 组 织 的 宏 观 分 析
速度 提 高 １ ％～ ５ 。 国 内对 磁控 埋 弧 焊 的研 究 始 ０ ２％
于 １８ ９ ７年 ．将 电磁搅 拌 用 于提 高 ２ ｇ钢埋 弧 焊焊 缝 ０
质 量 ，采用 外加双 向脉 冲同轴 （ 向）磁 场有效 地搅 纵
拌 焊接熔池 ．可 以细化焊缝 金属 的一次结 晶组织 ，减
小化学 成分不均 匀性 ，提高焊 缝金属 的塑性 、韧性 和 提 高冷 弯角 合格 率 。对 管 线 钢进 行埋 弧焊 研究 时 ， 发现 电磁 场能抑制 先共 析铁素体 及侧板 条铁 素体 ，使 焊缝非金 属夹杂物 的总数 和体积分 数减 少 ．组 织进一
ｌ 预热温度 ｌ Ｐ Ｃ
３０ ２
电弧电压 ３ ０源自焊接 电流 ／ Ａ４０ ｏ
焊接速度 ／ｅ ・ ｎ （ｒ ｍｉ ） ａ
４ ０
占空比 （ ） ％
５ ０
试 验 过 程 如 下 ：采 用 外 加 低频 间 歇交 变 纵 向磁
场 ，堆 焊 ３层 ，每 层熔敷 ３条 焊道 ，焊接过 程 中测 量
（ 阳 工业 大学 材 料 科学 与工 程 学 院 ，辽 宁 沈 沈阳
巍
１０ ７ ） １ ８０
摘 要 ： 为 了提 高堆 焊层 熔敷 金属 的 力 学性 能 ，在低 碳 钢表 面埋 弧堆 焊 过程 中外加 低 频磁 场 ，研 究分 析 了低 频磁 场对 埋弧 堆 焊 层金 属 组 织及 力学 性能 的影 响 ．通 过对 不 同磁 场 参数 下 堆 焊表层 试 样 的硬 度 、耐 磨 性及 其 组 织和 性 能 的测 定 分析 ，发现 在 适 ＂的磁 场 参 数作 用下 ，可改 Ｂ －
20MnMoIV管箱表面堆焊断裂分析及解决方案
20MnMoIV管箱表面堆焊断裂分析及解决方案发布时间：2021-07-20T06:10:51.677Z 来源：《防护工程》2021年8期作者：杨峰[导读] 引言：20MnMo属于调质钢，与不锈钢异种钢焊接时容易产生裂纹。
在20MnMoIV管箱表面堆焊304L不锈钢焊材时，容易在堆焊层与20MnMoIV的熔合区发生断裂或者表面剥离现象，更严重时产生的裂纹在20MnMoIV锻件内部延伸，导致材料报废。
本文分析了产生裂纹的原因，制定了解决方案，并对此方案进行了实际操作验证，结果表面解决方案切实可行。
杨峰上海贤达美尔森过程设备有限公司 201411引言：20MnMo属于调质钢，与不锈钢异种钢焊接时容易产生裂纹。
在20MnMoIV管箱表面堆焊304L不锈钢焊材时，容易在堆焊层与20MnMoIV的熔合区发生断裂或者表面剥离现象，更严重时产生的裂纹在20MnMoIV锻件内部延伸，导致材料报废。
本文分析了产生裂纹的原因，制定了解决方案，并对此方案进行了实际操作验证，结果表面解决方案切实可行。
1.前言：如图1所示的III类高压设备，壳程、管程设计压力分别为0.6Mpa、10.2MPa，介质分别为FS4无毒非易爆、CTWS3中度危害易爆，设计温度分别为210℃、175℃。
壳程筒体为S30408；换热管为SA213 TP304L；管程为20MnMoIV锻件，在其表面堆焊304L；设备右侧弯管材质为304L。
图 4 微裂纹图 5 贯穿性裂纹 2. 断裂原因分析： 2.1 碳迁移在20MnMoIV表面堆焊E309LMo-16时，20MnMoIV含碳量为0.17～0.23之间，堆焊层熔合区发生“碳迁移”现象，使得熔合区E309LMo-16堆焊层这侧形成增碳层，而20MnMoIV一侧形成脱碳层。
此区域内硬度变化很大，同时材料塑性下降，很容易引起开裂。
2.1.1 形成机理2.1.1.1 浓度差在500℃或以上的温度长时间热处理后，几率很大的情况下会出现较为显著的脱碳层及增碳层。
耐磨耐热堆焊焊条的制备研究
万方数据
168
中国表面工程
2006 年
2.4.2 堆焊层的热裂纹敏感性 在镍基高温铸造合金上进行堆焊 焊前基材进
行预热 300 焊后缓冷 结果表明在焊接过程中 没有热裂纹出现 2.4.3 堆焊层的强度
表 5 所列的是两组焊接接头的室温拉伸强度 值 接头强度极限值在 870— 710MPa 之间 表明焊 接接头的强度不低于基材金属的强度 与基材焊接 时具有较好的结合力焊接接头的强度有保证
图 1 焊接接头的横断面金相组织照片 Fig.1 The metallurgical structure of soldered joint across section
图 2 堆焊层的 SEM 照片 Fig.2 SEM image of welding layer
2.3 堆焊层组成分析 图 2 为堆焊层的 SEM 照片 为进一步分析焊
1.3 试验过程 把原材料按照一定的配比混合球磨 原料中各
种合金元素的含量如表 1 加入粘结剂进行挤压成 形 1 020 1 100 真空烧结制备堆焊焊条 选择 合适堆焊工艺 在镍基高温铸造合金上制备耐磨耐 热堆焊层 堆焊工艺参数如表 2
元素名称 含量 质量分数/%
Ni 余量
表 1 合金元素含量 Table1 The contain of alloy elements
图 3 堆焊层的 XRD 分析 Fig.3 XRD pattern of welding layer
图 4 堆焊层的热力学计算结果 Fig.4 The results of thermodynamics calculation
表 3 整个焊层中各相的元素组成 Table3 The contain of welding layer
堆焊的名词解释
堆焊的名词解释堆焊，作为一种重要的金属加工技术，广泛应用于制造业领域。
它是通过在金属材料表面添加或"堆积"一层特殊合金，以增强或修复金属构件的性能。
堆焊技术可以提高金属构件的耐磨性、抗腐蚀性、热稳定性，同时还可以改善其机械性能，如强度、硬度和韧性。
一、堆焊的原理堆焊的原理基于热力学和金相学知识，旨在通过熔化和快速凝固过程中的晶体生长来实现金属合金的堆积。
在堆焊过程中，通常选择一种或多种合金材料，这些合金材料与待修复或改进的基础材料具有相容性。
堆焊合金被熔化在表面上，然后与基础材料形成冶金结合。
二、堆焊的应用领域堆焊技术广泛应用于各个行业，如航空航天、汽车制造、石油化工、建筑和能源等。
在航空航天领域，堆焊用于修复飞机发动机的叶轮、涡轮盘和各种航空零部件，以延长使用寿命并提高性能。
在汽车制造业中，堆焊常用于发动机连杆、刹车盘和排气管等部件的修复和加固。
在石油化工领域，堆焊技术被广泛应用于修复石油管道和防止化学腐蚀。
同时，堆焊还在能源行业中用于修复和改进发电设备和输电线路等。
三、堆焊的优势堆焊技术具有许多优点，使其成为许多行业首选的修复和加固方法之一。
首先，堆焊过程相对简单且适应性强，可以适应各种材料和复杂几何形状。
其次，堆焊后的修复件具有与基础材料相似的性能，再生部分可以达到与原始构件相当的强度和硬度。
此外，堆焊技术还可以大大节省成本，相对于新件的生产和替换，堆焊修复通常更具经济性和环保性。
四、堆焊的挑战虽然堆焊技术具有广泛的应用前景，但在实际应用中仍然面临一些挑战。
首先，堆焊过程需要高度熟练的操作人员和先进的设备，以确保焊接过程的质量和稳定性。
其次，不同材料的焊接需要正确的合金选择和预处理，以实现良好的冶金连接。
此外，堆焊后的修复件可能需要进行后续的加工和处理，以满足特定的要求和尺寸。
五、堆焊技术的发展趋势随着制造业的不断发展和技术的进步，堆焊技术也在不断演化和改进。
一方面，新的合金材料和焊接工艺的引入提供了更广泛的应用领域和更高的性能要求。
堆焊技术的发展及实践经验的推广
尔滨焊接研究所 ，何实等 ： 我 国堆 焊技 术发展历程 回顾与展望＊ ，热加 工２０ ０９
年第２ 期 ） ２ １５ 年前 后 ，我国各厂开始学 习前苏联的堆焊技术 和先 进经验 ，在修复和表 ９４
焊 制造和 修理磨 具 （ 庆华 工具厂 ： 《 气焊 法堆 焊切 用 边模 》 ，本刊 １５ 年第７ ）。１ ５ 年 ，一汽在有关单 ９８ 期 ９９
位协 助下 ，使用铸钢堆焊法制造成 功５锤锻模 ，同年１ ｔ １
厂合作 ，研制 了新型锰 、硼 系耐磨堆焊 用焊 条 （ 热加 工 １８ 年第３ ９８ 期）。 ２ 世纪９ 年代以来 ，我 国堆 焊药芯焊 带 、药 芯焊 Ｏ ０ 丝 的应 用和发 展很 快 。以英 国焊接 合金 公司 为代表 的 堆焊 焊 丝大量 引进 ，同时 也促 进 了国 内堆 焊 药芯焊 丝
料 ，降低 刀具成本 ，学 习前苏联先进经验 ，采用堆焊法
制造各种刀具 ，解决 了焊条制造 、堆焊操作和热处理等 问题 ，缓和 了该厂高速钢料供应紧张的问题 （ 朱培瑜 ：
（Ｎ Ｏ Ｅ ６５ Ｕ Ｃ Ｎ Ｌ ２镍基焊 丝在防腐 阀体堆焊 中的应用 》，
热加 工２ ０ 年第１ 期 ）；本刊更报道 了大量 国内堆焊用 ０８ ２ 焊材的进展 ，刊登 了许多该领域的文章 ，如钢铁研究总
月 ，第一机械 工业部在一汽 召开全 国锻模制造 会议 ，现 场推广铸钢堆焊制造锻模的方法 （ 相关报道参 见 第一
汽车 厂为锻件生产模锻化开辟 了一 条新途径 第一机械 工业部 召开现场会议推广汽车厂经验 ，本刊 ｌ６ 年第 ０ ９ １ ）。 期 在 高速 切 削 推 广 中 ，上 海机 床厂 为 节约 高 速 钢
采煤机截齿耐磨堆焊层的使用性能及其堆焊材料
采煤机截齿耐磨堆焊层的使用性能及其堆焊材料孙咸【摘要】分析了采煤机截齿堆焊层的用途、作用机理、性能特点及其影响因素,讨论了截齿堆焊层堆焊材料种类及特点,介绍了截齿堆焊层堆焊材料的实际应用.结果表明,截齿堆焊层应当具有良好的综合抗损性能,材料特性是堆焊层性能的核心影响因素,堆焊层特性的改变,取决于堆焊材料成分、组织和性能的变化,以及配套堆焊工艺的严格实施.截齿堆焊层堆焊材料中,等离子堆焊材料所需设备比较复杂,TIG堆焊材料所用工艺也较复杂,电焊条堆焊材料具有工艺简便、成本较低、可供选用牌号较多、堆焊层使用效果较好等优点.焊条堆焊材料及工艺、等离子弧堆焊材料及堆焊工艺、TIG堆焊材料及工艺,都获得了满意的应用效果,CO2气保护药芯焊丝堆焊材料的应用前景看好.【期刊名称】《金属加工：热加工》【年(卷),期】2011(000)002【总页数】5页(P42-46)【作者】孙咸【作者单位】太原理工大学焊接材料研究所,山西030024【正文语种】中文采煤机截齿耐磨堆焊层以其良好的综合抗损性能，保护截齿头免遭强烈的磨损而过早失效，在机械化综合采煤生产作业中获得了推广应用。
从广义上讲，如果报废截齿被修复再利用，那么，截齿耐磨堆焊层工艺技术，将可能成为煤矿综采装备实现节约型循环经济技术的组成部分。
虽然说截齿耐磨堆焊层在我国采煤生产作业中使用可能已有几十年的历史，一些单位在生产截齿耐磨堆焊层技术方面积累了一些经验。
然而，在不少采煤作业中，由于采煤机截齿的质量问题，硬质合金刀头脱落、刀头碎裂、截齿头过早磨损失效的现象时有发生，致使每万吨煤消耗的截齿数量居高不下，加大了生产成本，直接影响了采煤机的生产效率。
这表明，一方面对采煤机截齿耐磨堆焊层必须具备的使用性能特点理解不全面，片面追求耐磨堆焊层高硬度和高耐磨性；另一方面对耐磨堆焊层在采煤过程中的工作原理，以及截齿与煤岩之间的相互关系缺乏新的理念。
迄今为止，有关截齿耐磨堆焊层的专题研究文献报道并不多见，因此继续开展截齿耐磨堆焊层工作原理、使用性能控制机理等方面研究探讨，对寻求优化与改善截齿耐磨堆焊层使用性能的创新途径很有必要。
长寿命斗子的工艺技术研究
收 稿 日期 ：０ ０— １ １ ２ １ ０ —１
的马氏体组织的耐磨性随着碳含量增加而增加 ； 形 成碳化物的合金元素 ， 一般会使材料的耐磨性有所 提高．
作者 简 介 ： 学 文 （９ ２一） 男 ，９４毕 业 于 湘 潭 大 学焊 接 工 艺 与 设 备 专 业 ， 刘 １７ ， １９ 工程 师
总第 １４期 ７
刘学文 ， ： 等 长寿命斗子 的工艺技术研究
１ ２ 材 料 的微观 组织 ．
பைடு நூலகம்
对 于金 属 材 料 来 说 ， 体 组 织 按 铁 素 体 、 光 基 珠 体 、 氏体 、 氏体 的次 序 耐 磨 性逐 次 提高 ． 体 中 贝 马 基 大 体积 的碳 化物有 利 于提 高材 料 的耐磨 性．
１ ３ 材 料 的机械 性能 ．
材料的表面硬度对磨损的影响较 大， 材料的相 对耐磨料磨损性与硬度成正 比．
０
２ 研 究 内容
根据 分析 ， 经 济 的方 法 是 对 易 磨 损 部位 采 用 最
图 ２ 修 改 后 的 斗 子
３ 减少 磨 料对 取 料 口的 冲击 力 ， 高取 料 口 的 ） 提
损、 疲劳磨损、 腐蚀磨损、 冲击磨损和微动磨损等． 斗
子 用于露 天矿 场取料 ， 取料 过程 中 ， 石或硬 金属料 矿 以很大 的 冲击 力切 人 金属 表 面 ， 切 下 大颗 粒金 属 并
观组织、 机械性能、 零件表面状态等 ， 中任何因素 其 的改变都可能使磨损形式发生变化 ， 研究并改变影
用周期 为 ３个月 ， 消耗量 为 ４ ０件 ， 年 ０ 按市 场平 均价
形成严重 的沟槽 ， 因此其磨损形式属于典型的磨料
磨 损． 由于其工 作环 境 因素与润 滑状 态不 能改变 ， 因 此 影响取 料 口磨损 的主要 因素是 表 面金属材 料化 学
H13_堆焊修复组织与性能研究
第30卷第2期江苏理工学院学报JOURNAL OF JIANGSU UNIVERSITY OF TECHNOLOGY Vo l.30，No.2 Apr.，20242024年4月H13（4Cr5MoSiV1）具有较高的韧性和耐冷热疲劳性能，是一种强韧兼备、质优价廉的钢种，通常被用做制造热锻模或压铸模[1]。
热作模具在使用中要持续反复受热，承受着极大的冲击载荷，且因金属塑性变形流动而引起的剧烈摩擦，会使长时间使用的模具发生不同程度的失效情况，整套模具的制造成本高，若模具稍有失效就废弃，会造成严重的资源浪费[2]。
本文选用了与H13化学成分相近的焊条对模具进行堆焊修复，大大降低了生产成本，提高了产品竞争力，是面向循环经济的绿色再制造技术[3]。
目前，对堆焊修复后模具的综合性能研究尚浅，堆焊修复后的模具要达到最理想的使用状态，对堆焊后的覆层组织和性能进行研究非常必要。
1试验材料与方法试验中，母材为热作模具钢H13，试样尺寸为60mm×60mm×30mm，试样中间位置用数控铣床开启U型坡口，长约60mm，宽约20mm，深约15~20mm，堆焊材料为化学成分相近的焊条，直径为3.2mm。
堆焊前对母材坡口周围进行残渣清理。
电焊条堆焊前在保温箱W3(PR-4)中进行保温预热1h，温度约100℃。
采用交流电弧焊机进行堆焊，堆焊时，焊接电流为120～160A，电弧电压为25~30V，进行全位置焊接，每焊完一道焊缝需停下用小锤子锤击坡口，去除焊接过程中产生的夹渣，然后再H13堆焊修复组织与性能研究丁立红1，雷卫宁2，陈菊芳2，曹健1，陈国炎1（1.江苏理工学院工程实训中心，江苏常州213001；2.江苏理工学院机械工程学院，江苏常州213001）摘要：文章对损坏的热作模具钢H13进行堆焊修复研究，选用化学成分相近的焊条Cr12MoV对模具的失效部位进行堆焊修复，然后，对堆焊后的试样进行不同温度的回火热处理，并研究其组织和性能。
高温润滑环境下硬质连接界面微动磨损和疲劳断裂竞争失效机制研究
高温润滑环境下硬质连接界面微动磨损和疲劳断裂竞争
失效机制研究
在高温润滑环境下，硬质连接界面的微动磨损和疲劳断裂是一种复杂的竞争失效机制。
微动磨损是两个接触表面在相对运动中产生的表面损伤现象。
在高温和润滑剂的影响下，硬质连接界面的微动磨损会更加复杂。
一方面，润滑剂的黏性会加剧微动的发生；另一方面，高温可能导致材料软化，进一步影响磨损行为。
疲劳断裂是由于循环应力或应变导致的材料断裂。
在硬质连接界面，疲劳断裂通常源于局部应力集中区域，如界面缺陷、划痕或材料不均匀性。
在高温环境下，材料的抗疲劳性能通常会降低，因为高温会导致材料内部微观结构发生变化，如晶粒长大或出现蠕变现象。
因此，对于硬质连接界面的失效机制，需要综合考虑微动磨损和疲劳断裂的影响。
这涉及到摩擦学、材料科学和力学的跨学科研究。
通过深入研究这种竞争失效机制，可以更好地理解硬质连接界面的性能退化机制，从而为提高其使用寿命和可靠性提供理论支持。
第9章微动磨损
Uhlig的模型不足：
忽略了氧化膜起到防止材料粘着的有利作用
忽略了微动过程中磨屑参与磨损的作用
因此它不能解释实验中出现的许多现象，至少
对微动磨损随循环次数的变化规律不能给予完满
的说明。
微动磨损
杜永平
2. Feng和Rightmire模型
Feng和Rightmire在总结 微动循环次数与材料失重 关系后提出来的。
（3）研究领域分布 微动磨损和微动疲劳方面发表的论文数各占近
一半，而有关微动腐蚀的论文相对较少。
微动磨损
杜永平
（4）研究内容
① 基础研究 从简单的工业微动破坏现象的观察、单一实验
参数的影响，走向破坏机理的实验分析、综合机 械材料参数（如位移、压力、频率、往复次数、 材料组织结构、力学性能等）的影响。
钢和铝合金，现在已有不少研究者开始致力于各 种新材料的微动损伤规律的研究。
微动磨损
杜永平
④ 环境影响 微动的研究不再局限于普通工况，除在传统的
高温、真空和腐蚀气氛等环境下进行研究之外， 诸如流动空气、水蒸气介质、生物性腐蚀介质、 超低温和强磁场等特殊环境下的微动破坏机理的 研究也得到积极开展。
⑤ 防护措施 研究领域已从微动破坏机理研究走向机理与抗
微动磨损
杜永平
1. Uhlig模型 该理论建立在表面微凸
体受到氧化和机械磨损的 交替作用上。
室温下铁的氧化为： WcbKln(t 1)
T
每一循环造成氧化层的重量损失为：
s Wc 2ncblK n2(bfT 1)
每一循环金属的磨损量为：
Wm
2K'n(c)2b
2
微动磨损
杜永平
总的微动磨损量：
提升钢丝绳的钢丝微动摩擦磨损特性研究
正压力的增加使实际接触面积增大 而摩擦力 的大小主要取决于实际接触面积的大小 在一般情 况下 实际 接 触 面 积 并 不 与 正 压 力 成 正 比 而是比 正压力增加的慢 因此正压力的增加反而使摩擦系 数降低 0 当载荷增大到对接触表面的实际接触面积 影响较小时 摩擦系数随载荷变化基本趋于稳定 0 1 0 1 磨损深度的变化趋势 图 I示 出 了 振 幅 R 载荷 ( S 0 6T 45 时 钢 丝 "试样磨损深度随不同循环次数变化的关系曲线 0 可 见. 磨损深 度 基 本 上 随 循 环 次 数 的 增 长 而 增 大 但
图 I 磨损深度随循环次数的变化曲线 0 I L# ; 7 < C 7 # B 7 > 8> F M@ # C O @ P B N> F M7 C @ D M7 B NC @ A 7 P C > A # B 7 8 <A Q A ? @ D
第 #期
张德坤等.提升钢丝绳的钢丝微动摩擦磨损特性研究
Q ) *
可见. 在轻 载 荷 范 围 内 ( 磨损深度随载荷增加的较 快/ 当载荷超过 0 磨损深度的变化趋势相对 !1 后 ( 平缓一些 $
图 ! 磨损深度随载荷的变化曲线 $ ! 56 2 3 4 7 3 6 8 3 9 :9 ; <= 6 7 > = ? 8 @9 ; <3 7 = A <3 8 @B 9 6 >
钢缆由于具有良好的弯曲和传递载荷的能力 + 被广泛用作系船用缆绳 N 牵引缆绳 N 矿山用缆绳 N 高 矿用提升钢丝绳在结 空缆车缆绳以及高空电缆等 ,
$ T 构上都是丝 R 股 R 绳结构 S 它具有使用工况和钢 ,
丝绳内部钢丝受力状态复杂的特点 + 在使用过程中 造 成 钢 丝 绳 内 部 股 与 股N 经 受反复 的 拉 伸 和 弯 曲 + 丝与丝之间存在不同微动振幅的微动磨损 + 而且钢 丝 还 要承 受 交 变 的 载 荷 , 经 分 析+ 小振幅的微动疲 劳 和大振幅微动 磨 损 后 的 疲 劳 被 认 为 是 提 升 钢 丝 绳失效报废的主要原因之一 + 而提升钢丝绳中主要 以 大振幅 的 微 动 磨 损 为 主 , 对 于 较 小 的 微 动 振 幅+ 往往会引起钢丝之间微动接触区的裂纹萌生 N 扩展
D207堆焊工艺及性能研究
D207堆焊工艺及性能研究贺峥峥【摘要】采用D207焊条用手工电弧焊在45号钢基体材料上进行堆焊试验,对堆焊层的金相显微组织进行了分析,对堆焊熔敷金属的硬度和磨损性能进行了测试.结果表明:采用D207焊条堆焊后,其熔敷金属层的硬度与耐磨性能均高于基体材料,大大提升了基体材料的各项性能,可用于45号钢零部件的修复.【期刊名称】《机械研究与应用》【年(卷),期】2012(000)005【总页数】3页(P61-62,65)【关键词】堆焊;显微组织;硬度;磨损【作者】贺峥峥【作者单位】江西理工大学机电工程学院,江西赣州341000【正文语种】中文【中图分类】TG441 引言堆焊是指利用某种热源将具有特定性能的材料熔敷于母体材料的表面，使母体材料表面得以加强，提高耐磨和耐蚀等方面的性能，或者修复母体材料受损的部位，使其恢复原来的尺寸及性能，从而提高设备或零件的性能，延长设备或零件的使用寿命。
堆焊技术因其操作简单、方法经济有效等特点，被广泛应用于矿山机械、冶金设备、农业机械和石油化工机械等产业的生产制造和修复领域，并取得显著的经济效益[1－2]。
45号钢是常用的机械材料，被广泛应用于生产制造各种设备和零部件的原材料，对该种材料进行再制造修复，尤其是对该种材料的大型部件，可缩短生产工期、节约成本，不仅能提高经济效益，也有利于机械制造业向绿色化方向发展。
笔者通过对熔敷金属的显微组织、硬度和耐磨性能进行分析，讨论了45号钢基体上采用D207堆焊焊条手工电弧堆焊获得的熔敷金属的性能。
2 试验材料与堆焊工艺2.1 试验材料试验采用20mm×15mm×12mm的45号钢块作为试验基体材料，分别编号试样1、试样2和试样3。
试样1为基体材料，不实施堆焊;试样2为D207堆焊后的焊态;试样3以 D207焊条堆焊，堆焊后进行600℃的热处理。
D207焊条为低氢钠型药皮的CrMnSi型堆焊焊条，其熔敷金属化学成分如表1所示。
热力耦合下TC4合金微动磨损行为影响的研究
热力耦合下TC4合金微动磨损行为影响的研究
宋伟;李万佳;俞树荣;马荣荣
【期刊名称】《化工学报》
【年(卷),期】2022(73)3
【摘要】为了研究TC4合金在300℃和500℃下的微动磨损行为,利用扫描电子显微镜和激光共聚焦显微镜分别表征表面磨痕形貌、磨损体积和磨痕轮廓,探究两种温度中TC4合金不同接触载荷作用下的微动磨损机制。
结果表明:磨损体积与接触载荷呈现正相关的关系,而摩擦系数和磨损率则呈现负相关的关系。
两种温度下的无润滑微动摩擦磨损过程中,小载荷作用时磨损形式表现为氧化磨损和磨粒磨损;大载荷作用时磨损形式为氧化磨损和黏着磨损。
与300℃相比,500℃时合金接触表面塑性变形严重,摩擦系数小,氧化磨损加剧,疲劳裂纹扩展严重。
TC4合金高温环境中微动磨损机制为黏着磨损、磨粒磨损、氧化磨损和疲劳磨损,其中氧化磨损在TC4合金高温微动磨损中占据主导地位。
【总页数】11页(P1324-1334)
【作者】宋伟;李万佳;俞树荣;马荣荣
【作者单位】兰州理工大学石油化工学院
【正文语种】中文
【中图分类】TG146.2;TH117.1
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摘
要： 采用 Ｃ Ｒ ０ 、 Ｈ ２ ７和 Ｃ Ｒ ３ Ｈ ２ ７Ｃ Ｒ ２ Ｈ ２ ７焊条 ， ４ 在 ５号钢基体上进行了手工 电弧堆焊 和不 同堆 焊层金属 的
微动摩擦试验 。分析 了堆焊熔敷金属 的显微组织 ， 研究 了微动摩 擦试验结 果 。分析 研究表 明 ， 焊金属 与基体金 堆 属具有 良好 的冶金结合 ， 第一层堆焊金属受基体金属的稀释 程度影 响明显 ， 界面 处金属过 渡层 的宽度 因焊 条种类 的不 同而异 。基体金属 和堆焊 层金 属具有类 似的摩擦 特性 图 ， 微动均处于完全滑移 区。 关键词 ： 堆焊 ； 组织 ； 熔敷金属 ； 微动 ； 滑移 中图分 类号 ： Ｇ１２ １ Ｔ ４． 文献标识码 ： Ａ
０ 引 言
堆 焊 （ ｕｆｃ ｇ 是将 合金 熔 敷在 金属 基 体或 零 Ｓｒ ｉ ） ａｎ
研 究者 已在 堆焊 工艺 、 堆焊 用材料 ห้องสมุดไป่ตู้研 制 、 焊 堆 金 属 的硬度 与耐 磨性 的关 系等方 面开 展 了大量研 究 工作 ＿ ， 关 于 焊 接 接 头 金 属 的微 动 摩 擦 性 能方 ４ 但 ｊ 面研究 的文 献报 道 极 少 。本 文 在 ４ ５号 钢基 体 上使
焊条类型
合 金 元 素
近似紧 配 合 的 接 触 表 面 ｌ ， 名 义 上 相 对 静 止 ， ２ 即 Ｊ 实 际上存 在循 环 的相对 微 幅滑动 的两 个 紧密接触 的机
件表面上 ， 如滚动轴承 的内、 外套圈与轴 ， Ｌ 座孑 的配 合面 ， 机 叶轮孑 与轴 的配 合 面 等 。其 相 对 滑动 是 风 Ｌ
Ｓ ｐ． ０ ６ ｅ ２０
文 章 编 号 ：６ ３１９ ２ ０ ）５０ ３ —４ １７ —５Ｘ（０ ６ ０ —０ ４０
堆 焊 金属 组 织及 其微 动磨 损 研 究
屈金 山 ， 张 晖 章友谊２李 娟２ 一 ， ， ，
（ ． 南 交通 大学 摩 擦 学 研 究 所 ， １西 四川 成 都 ６０ ３ ；． １ ０ １２ 西华 大 学 材 料 科 学 与 工 程 学 院 ， 四川 成 都 ６ ０ ３ ） １０ ９
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第２ ５卷第 ５期
Ｖｏ ． Ｉ２５． Ｎｏ． ５
西 华 大 学 学 报 ・ 自 然 科 学 版
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆＸｉｕ ｉｅｓｔ ‘Ｎａｕ ａ Ｓ ｉｎ ｅ ｏ ｒ ａ ｏ ｈ ａＵｎｖ ｒｉ ｙ ｔ ｒ ｌ ｃｅ ｃ
２０ ０ ６年 ９月
１ 堆 焊 工 艺 与试样 制备
１ １ 堆焊 工艺 ．
本 实验 采用 手工 电弧堆 焊方 法 。堆焊母 材 为生
产实践 中常用 的 ４ ５号钢 ， 使用 了三种 类型 的堆焊 焊 条 Ｃ ２ ７ Ｃ ２ ７和 Ｃ ２ ７ 焊 条 的熔 敷 金 属 ＨＲ ０ 、 ＨＲ ２ ＨＲ ３ ，
化学 成 分 见 表 １ 堆 焊 条 件 为 ： 接 电流 １５ １５ ， 焊 ４ ～ ５
Ａ， 电弧 电压 ２ －２ 对 应 焊条 Ｃ ２ ７ Ｃ ２ ７ ５ ７Ｖ， ＨＲ ０ 、 ＨＲ ２
和 Ｃ ２７的焊 接 速 度 分别 为 １ ｈ １ ． ｈ ＨＲ ３ ２ｍ／ 、 １４ｍ／ 、 １ ． ｈ直 流反极 性 （ Ｒ 接法 。 ３８ｍ／ ， ＤＣ Ｐ）
表 １ 堆 焊 用焊 条熔 敷 金 属 化 学 成 分 （ ） ％
获得 了相应 焊条 的堆 焊试 件 。对 熔敷 金属 组织 和不
于修复表面损坏 了的部件。在材料表面堆焊多数以 延长设备或零部件的服役寿命为 目的 ， 少数情况下
也可 用于单 纯恢 复零 件尺 寸 。 众 所周 知 ， 损 是材料 三种 主要 失效 形式 之一 ， 磨 所造成 的经 济损 失是 十分 巨 大的 。机械 工业 每年所 用 的钢 材 约有 ５ ％是 消耗 在备 件 生产 上 ， 备 件 中 ０ 而 的大部 分是 由于磨损 而失 效 的 ， ４ ％的农 机具 备 如 ０ 件是 由于磨 料磨 损 消耗 的 ， ３ ％的锅 炉 钢 管 是 由 约 ０ 于腐 蚀 磨 损 失 效 的… １。磨 损 导 致 机 件 表 面 物 质 的 丧失或 转移 ， 机件 配合性 能 改变 ， 使 机器 的工 作可靠 性 与效 率 降低 ， 至造 成事 故 ， 甚 使机 件过早 报废 。磨 损 的形 式 有 多 种 ， 中微 动 磨 损 （ ｒｔｎ ａ） 其 Ｆｅｔ ｇｗｅｒ是 ｉ 常见 而又最 易被 忽 略 的一 种 形 式 ， 多 设 备 故 障最 许 初 都 由此 引发 的 。微 动是 二接 触表 面 的极 微 小振 幅
由于在 循环 交变 应 力或 振 动 条 件 下 ， 触 面 上产 生 接 不均衡 的 弹性变 形 而引起 的ｌ 。
注 ： Ｐ含 量 均 小 于 ｏ．３ ％ 。 ｓ、 ０５
１ ２ 试样 制备 ．
需 要 制备 的试 样分 为两 种 ， 种 用 于金 属 显 微 一
收 稿 日期 ：０ ６０ —５ ２ ０ —４２ 作 者 简 介 ： 金 山 （ ９ ８）男 ， 屈 １５ 一， 山东 武 城 人 ， 授 ， 要 从 事 焊 接 质量 控 制 方 面研 究 。 教 主
（ 米量 级 ） 微 的运 动 ， 常 发生 在一 个 振 动 环境 下 的 通
同堆焊 层金 属 的微 动摩 擦 行 为 进行 了初 步 探讨 ， 拓 展 了传统堆 焊技 术研 究 的范 围 ， 以期 为 新 型堆 焊 材
料 的研 制开 发和 堆焊熔 敷金 属性 能 的认 识 提供理 论 依据。
部 件表 面 以获得 特定 的表 面层 性能 或增加 表 面尺寸
的工艺 ， 也是 工业 中广 泛 应 用 的一 种 表 面 强 化 和表
面改性 技术 。堆 焊 既 可用 于 制 造 新 的部 件 ， 可 用 ． 也
用 ３ 不 同 的堆 焊焊 条 ， 用手 工 电弧焊工 艺方 法 ， 种 采