Nb对NiCrBSi氩弧熔覆层显微组织及耐磨性的影响
微合金元素镍和铌对金属粉芯焊丝焊接接头性能的影响
尺寸为 １ ０ ｍ ｍｘ ０ ． ３ ｍ ｍ。焊 丝 成 分 中主 要 合 金 体 系 为
Ｍｎ — Ｍｏ ． Ｃ ｒ ， 分 别 以 电解 锰 粉 、 钼 粉 和 金 属 铬 的形 式 加
入 ．微 合 金 元 素 Ｎ ｉ 和 Ｎ ｂ以镍 粉 和 铌 铁 形 式 加 入 ， 其 余 成 分还 包 括 钛 粉 、 硼铁 、 铝 粉 和铁 粉 ， 粒 度 均在 １ ５ ０ ～ １ ８ ０ Ｉ ｘ ｍ 之 间 ，使 用前 经 １ ５ ０℃ｘ ５ ｈ烘 干 以去 除粉 体
属 中 具 有 细 化 晶 粒 和 沉 淀 强 化 的 作 用 而 提 高 强 度
２ ０ １ ７年 第 ８期 １
级 别 钢 材 有 了较 大 的差 别 ，造 成 高 强 钢 的 焊 接 难 瞍
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ７ － ０ ３ — ２ ２
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微 合 金 元 素 镍 和 铌 对 金 粉 芯 焊 丝焊接 接 头
性 能 的影 响
刘政 军
裘荣 鹏
武
丹
苏 允 海
沈 阳 工 业 大 学 材 料 科 学 与工 程 学 院 沈 阳 １ １ ０ ８ ７ ０
摘要
在 自行 研 制 的高 强 钢 金 属 粉 芯 焊 丝 的 基础 上 ， 通 过 拉 伸试 验 、 冲击 试 验 等 方 法 分 别研 究 了 微合 金元 素镍
０ 序
言
大 ，容 易产 生 缺 陷 ，尤 其 足 其 低 温 冲击 韧 性 很 难 保 证 ， 因此 对 焊 接 材 料 也 提 ｒ更 高 的 技 术要 求 。岛强 钢 焊 接 要 实 现 接 头 良好 的 强 韧性 配 ，可 以通 过 控 制 焊 缝 金 属 的 成 分 获 得 良好 韧 性 的 组 织 来 实 现 ｊ 在这方 面 。 焊 丝 网成 分 易 于 调 节 具 有 优 势 ， 特 别 是
《2024年Nb在中碳Cr-Mo-V-Nb调质钢中的组织细化和强韧化作用》范文
《Nb在中碳Cr-Mo-V-Nb调质钢中的组织细化和强韧化作用》篇一一、引言随着现代工业的快速发展，钢铁材料在各种工程应用中扮演着至关重要的角色。
Cr-Mo-V-Nb调质钢因其优异的力学性能和良好的工艺性能，被广泛应用于各种高负荷和高要求的场合。
在这类钢中，铌（Nb）元素的作用尤为突出，它不仅可以有效地细化组织，还能显著提高钢的强韧性能。
本文将详细探讨Nb在中碳Cr-Mo-V-Nb调质钢中的组织细化和强韧化作用。
二、Nb元素在钢中的作用机制Nb元素在钢中主要通过固溶强化和析出强化两种方式来影响钢的性能。
固溶强化是通过Nb原子在钢基体中的固溶，提高基体的强度和硬度；而析出强化则是通过Nb元素的析出形成细小的第二相粒子，对基体起到弥散强化作用。
此外，Nb元素还可以与其他元素如C、N等形成强化的化合物，进一步提高了钢的强度和韧性。
三、组织细化作用Nb元素在中碳Cr-Mo-V-Nb调质钢中的组织细化作用主要表现在晶粒的细化上。
当钢中含有一定量的Nb元素时，可以有效地促进晶内铁素体的形核和长大，使得晶粒更加细小均匀。
这种晶粒细化的效果能够显著提高钢的力学性能，特别是提高其强度和韧性。
同时，晶粒细化还可以改善钢的抗疲劳性能和抗蠕变性能。
四、强韧化作用Nb元素在中碳Cr-Mo-V-Nb调质钢中的强韧化作用主要体现在以下几个方面：1. 提高韧性：通过细化晶粒和形成弥散分布的第二相粒子，提高了钢的韧性。
同时，Nb元素的加入还可以降低钢的脆性转变温度，进一步提高其低温韧性。
2. 增强强度：通过固溶强化和析出强化两种方式，提高了钢的强度。
同时，由于晶粒的细化，使得钢在受到外力作用时能够更好地抵抗变形和断裂。
3. 改善冲击性能：由于Nb元素的加入使得钢的冲击韧性得到显著提高，使其在受到冲击载荷时能够更好地吸收能量，降低断裂的风险。
五、结论综上所述，Nb在中碳Cr-Mo-V-Nb调质钢中具有显著的组细化和强韧化作用。
通过固溶强化和析出强化两种方式，提高了钢的强度和韧性；同时，通过细化晶粒和形成弥散分布的第二相粒子，进一步提高了钢的抗疲劳性能和抗蠕变性能。
《2024年Nb在中碳Cr-Mo-V-Nb调质钢中的组织细化和强韧化作用》范文
《Nb在中碳Cr-Mo-V-Nb调质钢中的组织细化和强韧化作用》篇一一、引言随着现代工业的快速发展，钢铁材料在各种工程应用中扮演着至关重要的角色。
Cr-Mo-V-Nb调质钢作为中碳高强度钢的一种，其综合性能优越，被广泛应用于各类重要结构和机械部件的制造。
铌（Nb）作为该钢种中的合金元素之一，对组织细化和强韧化起着关键作用。
本文将探讨Nb在中碳Cr-Mo-V-Nb调质钢中的组织细化和强韧化作用。
二、Nb在中碳Cr-Mo-V-Nb调质钢的组织细化作用1. Nb元素的加入Nb元素在钢中的加入，能够有效地细化晶粒，提高钢的力学性能。
在Cr-Mo-V-Nb调质钢中，Nb与其他合金元素协同作用，共同影响着钢的组织结构。
2. Nb的细化晶粒机制Nb的细化晶粒机制主要包括固溶强化和析出强化。
在钢的凝固过程中，Nb原子固溶于基体中，阻碍了晶粒的生长，从而达到了细化晶粒的效果。
此外，在随后的热处理过程中，Nb还会以细小的析出物形式存在，进一步细化晶粒。
三、Nb在中碳Cr-Mo-V-Nb调质钢的强韧化作用1. 提高钢的强度Nb的加入可以显著提高钢的强度。
一方面，固溶在基体中的Nb原子能够提供更多的错位源，提高钢的加工硬化能力；另一方面，细小的Nb析出物可以有效地阻碍位错运动，从而提高钢的强度。
2. 改善钢的韧性除了提高强度外，Nb还能显著改善钢的韧性。
这主要归因于Nb的细化晶粒作用和析出强化作用。
细小的晶粒能够提高钢的抗冲击性能和抗断裂性能；而细小的析出物则能够阻碍裂纹的扩展，从而提高钢的韧性。
四、结论Nb在中碳Cr-Mo-V-Nb调质钢中发挥着重要的组织细化和强韧化作用。
通过固溶强化和析出强化机制，Nb能够有效地细化晶粒，提高钢的力学性能。
此外，Nb的加入还能显著改善钢的韧性，使其具有更好的抗冲击性能和抗断裂性能。
因此，在Cr-Mo-V-Nb调质钢中合理添加Nb元素，对于提高钢的综合性能具有重要意义。
五、展望随着现代工业技术的不断发展，对钢铁材料性能的要求也越来越高。
《2024年Nb在中碳Cr-Mo-V-Nb调质钢中的组织细化和强韧化作用》范文
《Nb在中碳Cr-Mo-V-Nb调质钢中的组织细化和强韧化作用》篇一一、引言随着现代工业的快速发展，钢铁材料在各种工程应用中扮演着至关重要的角色。
特别是中碳Cr-Mo-V-Nb调质钢，由于其优异的力学性能和良好的可加工性，在机械制造、航空航天、汽车制造等领域得到了广泛应用。
在这些钢种中，Nb元素的添加对钢的组织结构和性能起着重要作用。
本文将重点探讨Nb在中碳Cr-Mo-V-Nb调质钢中的组织细化和强韧化作用。
二、Nb元素在中碳Cr-Mo-V-Nb调质钢中的作用机制1. 细化晶粒Nb元素的添加能够有效细化中碳Cr-Mo-V-Nb调质钢的晶粒。
这是由于Nb与钢中的其他元素形成稳定、细小的析出相，这些析出相可作为异质形核的核心，从而有效阻碍晶粒的长大。
同时，Nb的添加还会改变晶界的形态和结构，增加晶界的稳定性，从而提高材料的整体力学性能。
2. 强化基体Nb元素通过固溶强化和析出强化两种方式来强化基体。
固溶强化是指Nb元素固溶于基体中，通过提高基体的强度来提高材料的整体强度。
而析出强化则是指Nb与其他元素形成稳定的析出相，这些析出相可有效阻碍位错的运动，从而提高材料的硬度和强度。
三、Nb对钢的韧性和抗冲击性能的贡献1. 提高韧性Nb元素的添加能够显著提高中碳Cr-Mo-V-Nb调质钢的韧性。
这主要是由于Nb的加入能够细化晶粒，减小晶界间的应力集中，从而提高材料的断裂韧性。
此外，Nb的析出相还可以有效阻碍裂纹的扩展，提高材料的抗冲击性能。
2. 抗冲击性能在受到冲击载荷时，中碳Cr-Mo-V-Nb调质钢中的Nb元素能够有效地吸收能量，提高材料的抗冲击性能。
这是因为Nb的加入使得钢的微观结构更加均匀、致密，从而提高了材料的抗冲击能力。
此外，Nb的析出相还能在裂纹扩展过程中起到“钉扎”作用，减缓裂纹的扩展速度，进一步提高材料的抗冲击性能。
四、结论综上所述，Nb在中碳Cr-Mo-V-Nb调质钢中发挥着重要的作用。
激光熔覆NiCrMo和NiCrBSi涂层的微观组织及摩擦学性能研究
第54卷•第3期• 2021年3月激光熔覆NiCrMo和NiCrBSi涂层的微观组织及摩擦学性能研究曹四龙王凌倩、周健松^(1.中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室，甘肃兰州730000;2.中国科学院大学材料与光电研究中心，北京100049)[摘要]目前有关NiCrMo合金涂层的高温摩擦学行为和机理研究鲜有报道。
为此，利用激光熔覆技术制备了 NiCrMo涂层，以研究较广泛、应用较深入的NiCrBSi合金涂层作为对照，通过X射线衍射仪、扫描电镜和Raman光 谱仪对涂层的物相组成、微观结构和磨痕形貌、成分进行分析，研究了室温〜800 ^下2种镍基合金涂层的主要磨 损机理。
结果表明：NiCrMo合金涂层的微观结构主要由单一的7-N i固溶体形成的细小树枝晶组成。
NiCrBSi合 金涂层中较多含量的B、S i和C小原子主要以Cr7C3硬质相和Ni-B-S i共晶组织的形式分布于7-N i固溶体中。
在 室温〜400 T时，NiCrMo合金涂层发生严重的磨粒磨损和塑性变形，NiCrBSi合金涂层具有更高的显微硬度和抗塑 性变形能力，因而表现出更优异的耐磨性。
当温度超过400冗时，Cr7C3硬质相和Fe203的疲劳脱落形成的硬质颗 粒加剧了对氧化膜的切削破坏，导致NiCrBSi合金涂层在高温条件下发生严重的磨粒磨损，而NiCrMo合金涂层磨 痕表面大量的金属氧化物以及NiMo04复合物能够形成连续致密的氧化釉质层起到减摩抗磨的作用，因此具有更 好的高温耐磨性。
[关键词]NiCrMo合金涂层；NiCrBSi涂层；微观组织；力学性能；高温摩擦学性能[中图分类号]TG665 [文献标识码]A[文章编号]1001-1560(2021)03-0001-08Microstructure and Tribological Properties of Laser CladdingNiCrMo and NiCrBSi Alloy CoatingsCAO Si-long1'2, WANG Ling-qian1, ZHOU Jian-song1(1. State Key Laboratory of Solid Lubrication, Lanzhou Institute of Chemical Physics, Chinese Academy of Sciences, Lanzhou 730000, China；2. Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China)Abstract: At present, there are few reports on the high temperacture tribological behavior and mechanism of NiCrMo alloy coatings, for this, NiCrMo and NiCrBSi alloy coatings were prepared by laser cladding technology. The NiCrBSi alloy coatings, which were widely studied and widely used, were used as a contrast. The phase composition, microstructure, worn morphology and composition of the coatings were analyzed by X-ray diffraction, scanning electron microscopy and Raman characterization. The main wear mechanism of this two coatings was investigated from room temperature to 800 X..Results showed that the microstructure of NiCrMo alloy coating was mainly composed of fine dendrites formed by a single 7-Ni solid solution. The small atoms B, Si and C in NiCrBSi alloy coating were mainly distributed in *y-Ni solid solution in the form of Cr7C3hard phase and Ni-B-Si eutectic structure. From room temperature to 400 X. , NiCrMo alloy coating had serious abrasive wear and plastic deformation. NiCrBSi alloy coating possessed higher microhardness and plastic deformation resistance, committing to better wear resistance. When the temperature was over 400 X I , the hard particles formed by fatigue shedding of Cr7C3 hard phase and Fe203aggravated the cutting damage to the oxide film, which led to serious abrasive wear of NiCrBSi alloy coating under high temperature. However, a large amount of metal oxides and NiMo04complex on the wom surface of NiCrMo alloy coating could form a continuous and compact oxide enamel film, which reduced the friction and wear rate, and thus NiCrMo alloy exhibited better wear resistance at high temperature.Key w ords：NiCrMo alloy coating；microstructure；mechanical properties；high temperature tribological properties[收稿日期]2020-09-24[通信作者]周健松（1969-)，博士，研究员，研究方向为材料表面工程，电话:0931-4%8103,E-mail:jszhou@ 2Vol.54 N o.3 Mar. 20210前言NiCrMo合金作为一种镍基超合金，具有较高的高 温强度、优异的高温抗氧化性能和耐腐蚀性能，在航空 航天、核工业和化工领域拥有广阔的应用前景[1]。
NB对低碳钢焊接区组织和性能的影响
NB对低碳钢焊接区组织和性能的影响作者：牟世超马新新于腾飞来源：《科学导报·科学工程与电力》2019年第07期【摘要】介绍了冷金属过渡+脉冲（CMT+P）焊接的焊接方法和特点.采用CMT+P焊接工艺对低碳钢板进行了对接焊接试验，并对比分析了低碳钢的CMT+P焊接工艺与TIG打底+SMAW填充焊焊接工艺的焊接接头组织和性能.结果表明，两种工艺的焊接接头经热处理后均为回火马氏体组织，且CMT+P的马氏体板条间距较小，热影响区为等轴晶且较窄，高温蠕变性能相对较好；CMT+P焊接接头抗拉强度优于母材，且冲击韧性与TIG打底+SMAW填充焊焊接头冲击韧性水平相当.进而证实了CMT+P可作为低碳钢焊接工艺的一种新选择.【关键词】低碳钢；冷金属过渡+脉冲焊；焊接接头；金相组织；力学性能中图分类号：TG444 文献标识码：A引言低碳钢是一种新型马氏体耐热钢，具有高温强度高、导热性好、热膨胀系数低和蠕变性能好等优点.低碳钢主要用于超超临界机组的高温、高压主蒸气管道等部件，其焊接接头的性能对机组的安全运行至关重要.目前，工程应用中低碳钢的焊接工艺是TIG打底、SMAW焊填充、盖面.TIG打底焊虽然焊接接头强韧性好，但焊接速度不高，焊丝熔敷率低，影响焊接效率.SMAW焊接效率虽高，但焊接热输入大，焊缝组织晶粒粗大，焊接热影响区较宽.而且其电弧穿透力差，焊缝熔深小.所以，SMAW焊接接头力学性能不够优异.CMT是一种新型焊接方法，它是在MIG/MAG焊的基础上通过焊丝回抽使熔滴在短路过渡电流接近于零的情况下实现短路过渡.CMT既能降低焊接热输入，又能提高焊接效率.但由于CMT热输入低，不适合3mm 以上厚板的焊接.而CMT+P是在CMT基础上开发的能够更大范围控制热输入的焊接方法，可用于厚铝板的焊接.文中为了探索CMT+P是否可以替代TIG打底+SMAW填充的焊接方法用于P92钢焊接以提高焊接效率获得组织性能优异的焊接接头，采用CMT+P对15mm厚低碳钢板进行了对接试验，并研究了对接接头的组织性能，进一步促进低碳钢在工业中进一步的应用.1、试验方法试验焊机为FroniusCMTAdvanced4000，焊接机器人为FANUCRobotM-10iA，用NIUSB−6361数据采集卡采集焊接电流电压信号.焊丝直径为φ1.2mm的OerlikonCarbofilCrMo92实芯焊丝.平板对接母材规格为150mm×85mm×15mm，坡口形式及尺寸如图1所示.焊接过程采用Ar+2.5%CO2混合气体保护，气流量15L/min.2、结果及讨论2.1强化处理对焊接接头抗拉性能的影响图2所示。
氩弧熔覆原位自生（Ti，Nb）C增强镍基复合涂层的抗磨性能
氩弧熔覆原位自生（Ti，Nb）C增强镍基复合涂层的抗磨性能王永东;李柏茹;金国;郑光海;刘爱莲【摘要】Ni60A composite coating and C-Ti-Nb-Ni reinforced Ni-based composite coating were fabricated on the surface of 16Mn steel by means of argon arc cladding technique using pre-alloyed powders of Ni60A and Nb, Ti and C powders as raw materials. The microstructure, phase constituent, micro-hardness, wear properties of these two kinds of composite coatings were investigated through OM, SEM, XRD, HV2000 Micro-hardness tester and MMS-2B ring block wear test machine, and the wear mechanism was also explored. The results show that excellent metallurgy bonding is formed at the interface between the coating and substrate, there are no pores and cracks in the interface. The micro-hardness of Ti-Nb-C reinforced Ni-based coating is about 5 times higher than that of the substrate, and 0.45 time than that of Ni60A coating. At room temperature, the wear property of Ti-Nb-C reinforced Ni-based coating is 6 times higher than that of the substrate, and 2 times higher than that of Ni60A coating. Severe abrasive wear and adhesive wear occur on the surface of 16Mn steel and abrasive wear is the main wear mechanism occurred in the surface of Ni60A composite coating. The wear mechanism of Ti-Nb-C reinforced Ni-based coating is microscopic abrasions wear.%以Ti、C、Nb粉和Ni60A合金粉末为原料，采用氩弧熔覆技术在16Mn钢基材表面分别制备(Ti, Nb)C颗粒增强Ni60A复合涂层(C-Ti-Nb-Ni60A涂层)和Ni60A涂层。
《高Nb微合金钢中NbC的析出对组织与硬度的影响》范文
《高Nb微合金钢中NbC的析出对组织与硬度的影响》篇一一、引言高Nb微合金钢是一种具有优异力学性能的金属材料，其独特的物理和化学性质使其在许多工程领域得到广泛应用。
其中，Nb（铌）元素的添加对钢的性能起到了关键作用。
本文将重点探讨高Nb微合金钢中NbC（碳化铌）的析出行为对组织与硬度的影响。
二、高Nb微合金钢的基本性质高Nb微合金钢主要由铁、碳和铌等元素组成。
铌元素的添加可以显著提高钢的强度、韧性和耐腐蚀性。
在高温冶炼过程中，铌与碳元素结合形成NbC，这种碳化物的析出行为对钢的组织和性能有着重要影响。
三、NbC的析出过程及其机制1. 析出过程高Nb微合金钢在热处理过程中，NbC的析出主要发生在奥氏体区间的冷却过程中。
随着温度的降低，NbC逐渐从基体中析出，形成细小的颗粒状物质。
2. 析出机制NbC的析出机制主要受温度、时间和冷却速率等因素的影响。
当温度降低到一定值时，NbC的形核和生长速率加快，从而促进其从基体中析出。
此外，合适的冷却速率也有助于NbC的均匀析出。
四、NbC的析出对组织的影响1. 晶粒细化NbC的析出可以有效地细化晶粒，使钢的组织更加均匀。
这是因为NbC可以作为异质形核的核心，促进晶粒的形成和生长。
此外，NbC的析出还可以阻碍晶界的迁移，从而起到晶粒细化的作用。
2. 亚结构变化随着NbC的析出，钢中的亚结构也会发生变化。
析出的NbC 颗粒可以改变位错的运动轨迹，从而影响亚结构的形成和演化。
这有助于提高钢的力学性能和抗疲劳性能。
五、NbC的析出对硬度的影响1. 硬度的提高由于NbC具有较高的硬度，其从基体中析出后可以提高钢的整体硬度。
这是因为NbC颗粒可以阻碍位错的运动，从而提高钢的抗变形能力。
此外，晶粒细化和亚结构变化也有助于提高钢的硬度。
2. 硬度的分布特点在高Nb微合金钢中，由于NbC的分布不均匀，导致硬度的分布也呈现出一定的特点。
通常，在析出NbC颗粒较多的区域，硬度较高；而在析出较少的区域，硬度相对较低。
Nb元素对微合金钢热处理组织和性能的影响
作 用相 对较小 ， 冗 余信 息较少 ， 也 就 相 对 精 确 。 如 果 将 实 验
环 境 更 换 到 相 对 嘈 杂 的 场 所 ． 可 能 听 觉 记 忆 实 验 结 果 的 准 确 度会 相对下 降 。 基 于 以上 分 析 ， 本 实 验 验 证 了原 理 论 的 正 确性 ， 即 听觉 记 忆 略优 于视 觉 记 忆 。 参 考 文献 ： ［ １ ］ Ｍ ｏ ｒ ｉ ｒ ｓ Ｈ ａ ｌ ｌ ｅ ， Ｊ ｏ ａ ｎ Ｂ ｒ ｅ ｓ ｎ ａ ｎ ， Ｇ ｅ ｏ ｒ ｇ ｅ Ａ ． Ｍ ｉ ｌ ｌ ｅ ｒ ． Ｌ ｉ ｎ ｇ ｕ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ Ｔ ｈ ｅ ｏ ｒ ｙ ａ ｎ ｄ Ｐ ｓ ｙ ｃ ｈ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｃ ｌ ａ Ｒ ｅ ａ ｌ ｉ ｔ ｙ［ Ｍ］ ． ＭＩ Ｔ Ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ， １ ９ ７ ８ ． ［ ２ ］ 桂诗春． 新编心理 语言 学［ Ｍ］ ． 上海： 上海 外语教 育 出
版社 ． ２ ０ ０ ０ ．
３ ． ２ 听 觉 记 忆 买 验 结 果
［ ３ ］ Ｄ ． Ｗ． 卡 罗尔． 语言 心理 学［ Ｍ］ ． 上海 ： 华东 师范大 学 出
版社 ． ２ ０ ０ ７ ．
在 实验 巾． 青 少 年 组 能 准 确 听 出 的 连 续 声 音 片 段 总 长 度 为２ ５ ５ 毫 秒 ；青 壮 年 组 能 准 确 听 出 的 连 续 声 音 片 段 总 长 度 为 ２ ４ ７ 毫秒 ： 中年 组 能 准 确 听 出 的 连 续 声 音 片 段 总 长 度 为 ２ ５ ０ 毫 秒 ： 老年 组 能 准 确 听 出 的 连 续 声 音 片段 总 长 度 为 １ ９ ０ 毫秒； 总 体 能 准 确 听 的 连 续 声 音 片 段 总 长 度 为 ２ ３ ５ ． ５ 毫 秒 ，和 原 实 验￣ ￣２ ５ ０ 毫秒差距 不大 ， 可以算作基本 吻合。 其 中老 年 组 由于 （ 上接第 １ ９ ４页 ）的性 能 ， 这 是 因 为 Ｎｂ ３ 中 的 Ｃ含 量 为０ ． ０ ９ ５ ％。 高 的Ｃ 含量使Ｎ ｂ 在 固 溶 阶 段 固 溶 不 完 全 。 由于 Ｃ 含量高 ， 使 奥 氏体 巾铌 的溶 解 度 下 降 。无 法 更 有 效 地 促 进 铁 素 体 中铌 的碳 氮 化 物 析 出 。这 是 Ｎｂ ２ 和Ｎ ｂ ３ 的力 学 性 能 相 近 的 原 因 。
微合金元素铌对奥氏体基焊缝金属组织与性能的影响
2023-11-10
目 录
• 引言 • 铌元素对奥氏体基焊缝金属组织的影响 • 实验材料与方法 • 实验结果与分析 • 结论与展望 • 参考文献
01
引言
研究背景与意义
焊接作为一种重要的制造工艺，广泛应用于各种工程结构中。
奥氏体基焊缝金属具有较好的塑性和韧性，在能源、建筑、机械等领域有广泛的应 用前景。
03
实验材料与方法
实验材料
基体金属
不锈钢304L，含有1.2%的铬和0.8%的镍，具有较好的耐腐蚀性。
微合金元素
铌（Nb），以纯度99.9%的铌粉形式添加。
实验方法
焊接工艺
采用TIG焊接方法，焊接电流为100A ，电弧电压为12V，焊接速度为 5cm/min。
合金元素添加
分别在焊缝金属中添加0%，0.1%， 0.3%，0.5%的铌元素，以探究铌元 素对焊缝金属组织和性能的影响。
等来改变焊缝金属的微观组织结构。
铌元素对焊缝金属力学性能的影响
总结词
铌元素可以显著提高奥氏体基焊缝金属 的力学性能，包括硬度、抗拉强度、屈 服强度、冲击韧性和疲劳性能等方面。
VS
详细描述
铌元素对奥氏体基焊缝金属力学性能的影 响主要表现在以下几个方面：1）提高硬 度：铌元素可以增加焊缝金属的位错密度 和析出强化效果，从而提高其硬度；2） 提高抗拉强度和屈服强度：铌元素可以细 化晶粒、减少晶界面积、降低孔洞和裂纹 等缺陷，从而提高焊缝金属的抗拉强度和 屈服强度；3）提高冲击韧性：铌元素可 以改变焊缝金属的断裂机制，由脆性断裂 转变为韧性断裂，从而提高其冲击韧性； 4）提高疲劳性能：铌元素可以减少焊缝 金属中的应力集中和疲劳裂纹萌生，同时
基底材料对NiCrBSiC合金激光熔覆层组织和磨损性能的影响
合 金 表 面 激 光 熔 覆 层 由 ７Ｎｉ ｉＢ Ｔｉ 一 ，Ｎ 。 ， Ｃ和 Ｔｉ 组 成 ， 度 在 ＨＶ ０ ～ １０ Ｂ相 硬 ９ ０ １ ０之 间 。ＴＣ ４合 金 表 面 Ｎｉｒ ＳＣ激 光 熔 ＣＢｉ 覆层的摩擦系数和质量磨损率分别低 于 ４ ５钢 表 面 Ｎｉｒ ＳＣ激 光 熔 覆 层 的摩 擦 系数 和 质 量 磨 损 率 。 ＣＢｉ 关 键 词 ：激光 熔 覆 ； Ｃ Ｂ ｉ 金 ； 微 组 织 ； 擦 磨 损 性 能 Ｎｉｒ ＳＣ合 显 摩
ｆ ｃ ｏｎ ｉｔ ｄ ｏ Ｎ ｉ Ｎ ｉＢ ，Ｃｒ ｅ ｒｔ ｓａ Ｂ ｐａ ｔｃｅ ａ ｅ ｃ ｓ ｓ ｅ ｆ７一 ， ３ ７ Ｃ３ｄ ｎｄ ｉｅ ｎｄ Ｃｒ ｒ ｉ ｌｓ， ａ ｈｅ ｍ ｉ ｒ ｈａ ｄ ｓ ｆ ｔ ｅ ｌ ｓ ｒ ｎｄ ｔ ｃ ｏ ｒ ｎｅ ｓ ｏ ｈ ａ ｅ
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铌元素对铸造不锈钢铸件抗晶间腐蚀性能的影响
铌元素对铸造不锈钢铸件抗晶间腐蚀性能的影响【摘要】：根据相关文献显示：制备四种不同Nb含量的合金，经1100℃固溶处理后，显微组织观察表明合金中析出NbC的量随Nb含量的增加而增加。
晶间腐蚀试验结果表明：通过在不锈钢中加入Nb元素，可大幅提升奥氏体不锈钢抗晶间腐蚀能力，使其腐蚀率满足“≤60mils/a（A262B法）或≤0.4mm/a（A262 C法）”的要求。
【关键词】晶间腐蚀、敏化处理、析出物、贫铬Effect of niobium on intercrystalline corrosion resistance of Ultra-low carbon austenitic stainless steelKunpeng Teng Technology Department of Industrial Materials（Dafeng）【Abstract】According to the relevant literature: four alloys with different Nb contents have beendesigned and smelt. After 1100℃solution treatment, microstructure observationindicates that the content of NbC precipitation increase with the growing of Nb content inNb bearing austenitic stainless steel. The results ofintergranular corrosion test illustratethat the corrosion rate of Ultra-low carbon austenitic stainless steel can be reduced tolessthan≤60mils/a (A262 method B) A262 method B0.4mm/a (A262 method C) byadding 0.2~0.35% Nb.【Key words】 Intergaranular corrosion, Sensitization, Precipitate, Cr-depletion1.概述近期我厂收到多批特殊晶间腐蚀订单：CF3材质按ASTM A262 B法和C法进行腐蚀实验，CF3M材质按AST M A262 方法B进行腐蚀实验，接收标准为分别为：C法, ≤0.4mm/a；B法, ≤60mils/a，常规CF3、CF3M材质腐蚀率验证结果如下：表1.常规不锈钢腐蚀率序号材质腐蚀方法C（%）腐蚀率结论1CF3A262 B法0.02199mils/aN O2CF3A262 C法0.0170.64mm/aNO3CF3M A262 B法0.020120mils/aNO从上表1中可以看出，常规CF3、CF3M材质无法满足相关B法、C法腐蚀率的特殊要求，需根据理论分析，结合实际验证，得到合理的解决方案。
NiCrBSi超音速火焰喷涂层在不同温度下的磨损行为
第5期
陈立佳，等：NiCrBSi 超音速火焰喷涂层在不同温度下的磨损行为
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现粉末球形度好，粉末粒径分布均匀，具有较少 的行星球. 良好的粉末球形度表明 NiCrBSi 粉末具 有较好的流动性，喷涂过程中受热均匀，有利于得 到均匀的涂层组织. 图 1b 为通过 HVOF 技术制备 的 NiCrBSi 涂层的 SEM 测试结果. 从图中可以看 到，NiCrBSi 涂层具有典型的热喷涂层状结构特 征，且涂层致密，与基体结合良好. 涂层中存在部分 未 熔 颗 粒 和 微 孔 . 经 图 像 法 测 试 ， NiCrBSi 涂 层 的 孔 隙 率 为 1.11%. NiCrBSi 涂 层 的 高 致 密 度 与 HVOF 喷涂的技术特点相关，HVOF 喷涂时，燃料 在燃烧室中持续燃烧，产生高压并通过拉瓦喷嘴产 生高速焰流，火焰焰流速度高达 1 500～2 000 m/s， 粉末速度可达 400～650 m/s[16]. 在如此高的速度 下，熔融或部分熔融的 NiCrBSi 粉末喷射到基体表 面，在基体上变形并快速冷却，最终得到致密的 HVOF 涂层. 表 2 为 NiCrBSi 涂层的 EDS 分析结 果，结果表明涂层包含 Ni，Fe，Cr，Si 等元素. 结合 NiCrBSi 涂 层 的 XRD 分 析 结 果 (图 2)， 可 以 得 到 NiCrBSi 涂层主要由 γ-Ni 相、Cr7C3 相、Ni3B 相和 CrB 相组成.
创新点： (1) 采用 pin-on-disc 研究了 NiCrBSi 超音速火焰喷涂涂层在不同温度下的摩擦磨损特征. (2) 阐明了导致 NiCrBSi 涂层在室温及 300 ℃ 下摩擦系数及磨损率变化的影响因素. (3) 阐明了 NiCrBSi 涂层在不同温度下的磨损机制.
《高Nb微合金钢中NbC的析出对组织与硬度的影响》范文
《高Nb微合金钢中NbC的析出对组织与硬度的影响》篇一一、引言高Nb微合金钢作为一种重要的工程材料，因其良好的力学性能和工艺性能，在桥梁、建筑、汽车制造等领域有着广泛的应用。
其中，铌（Nb）的添加对于钢的微观结构和性能起着至关重要的作用。
而NbC的析出行为作为影响钢的力学性能的关键因素之一，本文将深入探讨其在高Nb微合金钢中的析出过程及其对组织与硬度的影响。
二、NbC在高Nb微合金钢中的析出（一）NbC析出的基本原理在高Nb微合金钢中，铌元素与碳元素结合形成稳定的化合物NbC。
这种析出过程通常在钢的固溶处理过程中发生，随后在随后的冷却过程中进一步发展。
（二）NbC的析出过程NbC的析出过程受到温度、时间、合金元素含量等多种因素的影响。
在高温下，铌元素和碳元素在固溶处理过程中形成过饱和固溶体。
随着温度的降低，过饱和固溶体中的NbC开始析出，形成细小的碳化物颗粒。
三、NbC的析出对高Nb微合金钢组织的影响（一）对晶粒尺寸的影响NbC的析出有助于细化晶粒，这是因为细小的NbC颗粒可以作为非均质形核的核心，促进钢的晶粒细化。
此外，NbC的析出还可以阻碍晶粒长大，进一步优化钢的组织结构。
（二）对相组成的影响NbC的析出改变了钢中的相组成。
随着NbC的析出，钢中的硬质相增加，这有助于提高钢的硬度和耐磨性。
同时，铌元素的加入还可以促进其他稳定相的形成，进一步优化钢的组织结构。
四、NbC的析出对高Nb微合金钢硬度的影响（一）硬度提升的机理NbC作为一种硬质相，其析出可以显著提高钢的硬度。
这是因为NbC具有较高的硬度，且其细小的颗粒状结构可以有效地阻碍位错运动，从而提高钢的力学性能。
（二）硬度与NbC含量的关系高Nb微合金钢的硬度与其中的NbC含量密切相关。
一般来说，随着NbC含量的增加，钢的硬度也会相应提高。
然而，过高的NbC含量可能会导致钢的脆性增加，因此需要合理控制NbC 的含量以获得良好的综合性能。
五、结论高Nb微合金钢中NbC的析出对组织与硬度具有显著影响。
《Nb在中碳Cr-Mo-V-Nb调质钢中的组织细化和强韧化作用》
《Nb在中碳Cr-Mo-V-Nb调质钢中的组织细化和强韧化作用》篇一一、引言在众多钢铁材料中，调质钢以其独特的物理和机械性能在各个领域都有着广泛的应用。
特别是在汽车、桥梁和重机械制造等领域，中碳Cr-Mo-V-Nb调质钢因其良好的强度、韧性和加工性能而备受青睐。
而其中，铌（Nb）元素作为一种重要的合金添加剂，对调质钢的组织和性能起着关键的作用。
本文旨在深入探讨Nb在中碳Cr-Mo-V-Nb调质钢中的组织细化和强韧化作用。
二、Nb元素的基本性质和作用机制铌（Nb）是一种高熔点的难熔金属，具有优良的耐热性和耐腐蚀性。
在钢铁材料中，铌主要与碳（C）和氮（N）等元素形成复合碳化物（NbC）和氮化物（NbN），从而对钢的组织和性能产生影响。
在调质过程中，Nb能够有效地促进钢的奥氏体晶粒细化，改善晶界状态，同时通过形成强化的复合化合物，提高材料的硬度和韧性。
三、Nb在中碳Cr-Mo-V-Nb调质钢中的组织细化作用1. 促进奥氏体晶粒细化：在调质过程中，Nb能够降低奥氏体晶粒的长大速度，促进晶粒细化。
这是因为Nb能够有效地阻碍奥氏体晶界的迁移，使得晶粒更加均匀、细小。
2. 改善晶界状态：Nb能够有效地净化晶界，减少晶界处的杂质和缺陷，从而改善晶界状态，提高材料的强度和韧性。
3. 形成复合碳化物和氮化物：Nb与C、N形成的复合碳化物和氮化物具有较高的硬度和稳定性，能够有效地提高材料的耐磨性和抗疲劳性能。
四、Nb在中碳Cr-Mo-V-Nb调质钢中的强韧化作用1. 提高强度和硬度：通过形成复合碳化物和氮化物，以及改善晶界状态，Nb能够显著提高调质钢的强度和硬度。
2. 增强韧性：Nb的加入能够有效地改善材料的韧性，防止裂纹的扩展。
此外，由于晶粒细化，材料在受到冲击时能够更好地吸收能量，从而提高韧性。
3. 抵抗腐蚀和氧化：由于铌的高耐腐蚀性和耐热性，它在中碳Cr-Mo-V-Nb调质钢中还可以起到抵抗腐蚀和氧化的作用。
五、结论通过上述分析，我们可以得出以下结论：在中碳Cr-Mo-V-Nb调质钢中，铌元素通过促进奥氏体晶粒细化、改善晶界状态以及形成复合碳化物和氮化物等方式，显著提高了材料的组织性能。
强碳化物形成元素Nb和Ti对激光熔覆Ni3Si性能的影响
（ 州理工 大学 ａ 甘 肃省有 色金属 新 材料 省部 共建 国家 重点 实验 室 兰 ． ｂ 有 色金属 合金 及加 工教 育部 重 点 实验 室 ， 州 ７ ０ ５ ） ． 兰 ３ ０ ０
摘 要 ： Ｎ 和 ｓ 元素粉末为原料 ， 以 ｉ ｉ 利用 １ｋ ｃ ２ ０ Ｗ Ｏ 连续激光器在 Ｇ ８４表面激光熔 覆制得了 Ｎ — 金 属硅化物涂层 ， Ｈ６ ｉｉ ｓ 并
试样 基 材 选 用 Ｇ ６ Ｈ８ ４高 温 合 金 ， 学 成 分 化
收 稿 日期 ：０ ６ １ ７ ２ ０ —１ —１
０ ０ ， ．３ Ｓ ．９ Ｍｎ０ ０ ， 量为 Ｎｉ ．５ Ｃ ０ ０ ， ｉ ０ ， ．６ 余 ０ 。试样 尺
寸规 格 为 ２ ｍｍ ×１ ｍｍ ×１ ｒｍ， 熔 覆 表 面 经磨 ０ ５ ０ ａ 待 削加 工 ， 熔覆前 用 丙 酮 清洗 。熔 覆 材 料 以 Ｎｉ （ 粉 纯
体 高 ２～３倍 。添 加 合 金 元 素 后 的涂 层 均 具 有 良好 的 耐蚀 性 。
关键词 ： 金属材料 ； ｉ ｉ Ｎ． 合金 ； ｓ 激光熔覆； 显微硬度 ； 耐蚀性
中 图分 类 号 ： Ｇ ４ ．５ Ｔ １ ４ ４ 文 献 标识 码 ： Ｔ １ ６ １ ； Ｇ ７ ．４ Ａ
文 章 编 号 ：０ １ ０ １ （ ０ ８ ０ ～ ０ ０ ０ １０ — ２ １ ２ ０ ） ４ ０ ４ — ４
度为 Ｎｉ Ｃ ＋ Ｏ含 量 ≥ ９ ． ％ ， 中 Ｃ 的 含 量 ≤ ９５ 其 ｏ
０ ５ 、ｉ （ 度 为 ≥ ９ ％） Ｃ 粉 （ 析 纯 ） Ｎｂ ． ％）Ｓ 粉 纯 Ｏ 、ｒ 分 、
（ 度 为≥９ ． ％） ］ （ 度为≥ ９ ． ％） 为原 料 ， 纯 ９ ９ 、 ｉ纯 ｒ ９９ 作 按照 Ｎｉ Ｓ ＝７ ２ （ 尔 比） 合 ＮｉＳ 粉 ， 为 ： ｉ ５： ５ 摩 混 ／ｉ 记 ［ ， ｉ粉 ， ＮｉＳ］ 再按 ［ ， ｉ和 Ｎｂ Ｔｉ不 同 质 量 比配制 ＮｉＳ ］ （ ）
Nb含量对Cu-Ni-Nb合金组织及性能的影响
Nb含量对Cu-Ni-Nb合金组织及性能的影响卢百平;陈诚;方玉峰;张俊哲【期刊名称】《铸造》【年(卷),期】2015(064)007【摘要】采用真空电弧熔炼工艺熔配Cu-Ni-Nb合金,研究了Nb元素加入量对合金组织、二次枝晶间距、合金导热率及显微硬度的影响.结果表明:随着Nb元素的添加,合金晶粒得到细化,第二相含量增加;合金导热率随Nb含量的增加而提高,Cu-20Ni-5Nb合金导热率最高,为45.45W/m·K.合金显微硬度随Nb含量的增加而降低,Cu-30Ni-1Nb合金硬度值最高,为234.4 HV.【总页数】4页(P615-618)【作者】卢百平;陈诚;方玉峰;张俊哲【作者单位】南昌航空大学轻合金加工科学与技术国防重点学科实验室,江西南昌330063;南昌航空大学轻合金加工科学与技术国防重点学科实验室,江西南昌330063;南昌航空大学轻合金加工科学与技术国防重点学科实验室,江西南昌330063;南昌航空大学轻合金加工科学与技术国防重点学科实验室,江西南昌330063【正文语种】中文【中图分类】TG146【相关文献】1.Nb对激光熔覆MoFeCrTiWAlNbx高熔点高熵合金组织与性能的影响 [J], 尚晓娟;刘其斌;郭亚雄;徐鹏;周芳2.Nb含量对机械合金化Cu-Nb合金组织与性能的影响 [J], 雷若姗;汪明朴3.氧含量对 Ti-35Nb-3．7Zr-1．3Mo-xO 合金组织与力学性能的影响 [J], 沈睿;陈锋;余新泉;张友法;李果;张强4.Nb含量对FeAlCuCrNiNbx系高熵合金组织及性能的影响 [J], 郭世彬; 肖传栋; 辛丽雪; 张佳莹5.Nb含量对GH4169合金组织和拉伸性能的影响 [J], 胡仁民; 信欣因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
Nb元素含量对U-Nb合金显微组织和比热容的影响
Nb元素含量对U-Nb合金显微组织和比热容的影响
段丽美;袁自立;高瑞;杨振亮;李冰清;褚明福
【期刊名称】《理化检验（物理分册）》
【年(卷),期】2024(60)3
【摘要】U-Nb合金具有良好的耐腐蚀性、结构稳定性和加工性,是核领域重要的结构材料。
制备了不同Nb元素含量的淬火态U-Nb合金,对其显微组织和比热容进行了研究。
结果表明:淬火态U-2Nb合金中存在大量粗针状马氏体;随着Nb元素含量的增加,马氏体逐渐消失,U-Nb合金形成等轴晶组织;随着Nb元素含量增加和温度的升高,U-Nb合金的比热容逐渐增大;当温度超过650℃时,U-Nb合金发生了相变,比热容显著减小。
【总页数】3页(P1-3)
【作者】段丽美;袁自立;高瑞;杨振亮;李冰清;褚明福
【作者单位】中国工程物理研究院材料研究所
【正文语种】中文
【中图分类】TB31;TL352.2
【相关文献】
1.WDXRF法测定U-Nb合金中Nb含量
2.合金元素对机械合金化和放电等离子烧结Ti-Nb基合金显微组织的影响
3.热处理和合金元素对Ti-6Al-7Nb合金显微组织及机械性能的影响
4.Si元素含量对激光快速成形制备Nb-Si二元合金显微组织演变的影响
5.时效处理对亚共析U-Nb合金显微组织的影响
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Nb对NiCrBSi氩弧熔覆层显微组织及耐磨性的影响孟君晟;史晓萍;薛芳;崔文超;孔秀华;丁业立【摘要】为提高低碳钢表面的耐磨性能,以Nb粉和NiCrBSi粉为原料,利用氩弧熔覆技术在Q235钢表面制备耐磨涂层,探讨不同Nb含量对涂层组织及性能的影响。
采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、能谱分析仪等分析涂层的物相和显微组织结构,利用显微维氏硬度计和干滑动摩擦磨损试验机测试涂层的显微硬度和耐磨性能。
结果表明:熔覆层主要由M23C6、γ-Ni、NbC和CrB等物相组成,Nb的加入减少了沉淀相的结构尺寸,碳化物的生长被抑制。
随着Nb质量分数的增加,熔覆层的显微硬度逐渐降低。
与纯NiCrBSi合金熔覆层对比,Nb质量分数为6%的熔覆层的显微硬度降低了1.5GPa,但涂层的磨损失重最少,耐磨性提高了5倍,具有良好的干滑动摩擦磨损性能。
【期刊名称】《黑龙江科技大学学报》【年(卷),期】2018(028)006【总页数】6页(P668-673)【关键词】氩弧熔覆;镍基合金;显微组织;摩擦磨损性能【作者】孟君晟;史晓萍;薛芳;崔文超;孔秀华;丁业立【作者单位】[1]山东交通学院船舶与轮机工程学院,山东威海264310;[1]山东交通学院船舶与轮机工程学院,山东威海264310;[1]山东交通学院船舶与轮机工程学院,山东威海264310;[1]山东交通学院船舶与轮机工程学院,山东威海264310;[1]山东交通学院船舶与轮机工程学院,山东威海264310;[1]山东交通学院船舶与轮机工程学院,山东威海264310;【正文语种】中文【中图分类】TG174.440 引言表面熔覆技术是利用热源对熔覆材料进行加热熔化，在基体表面形成耐磨、耐蚀涂层，以提高材料表面性能的表面改性技术[1]。
根据加热方式不同，表面熔覆技术主要包括激光熔覆、等离子熔覆、感应熔覆、氩弧熔覆等[2-4]。
与其他表面熔覆技术相比，氩弧熔覆技术由于其价格优势、操作优势、可控优势等，具有较大的研究价值和应用价值。
I.A.M.Arif等[5]利用氩弧熔覆技术，在钛合金表面原位合成TiC颗粒，探讨增强相的形成机制和涂层的强化机制。
H.Zhang等[6]在空气冷却和水冷条件下采用氩弧熔覆技术，原位制备碳化钒增强铁基熔覆层，对比研究不同冷却条件对熔覆层碳化物尺寸、晶粒尺寸以及性能的影响。
D.T.Waghmare等[7]利用熔覆技术在Ti6Al4V合金上沉积NixTiy(NiTi和NiTi2)涂层，熔覆层主要由NiTi和NiTi2组成，与Ti6Al4V合金基体相比，熔覆层的耐磨性提高了9.5倍。
笔者在前期研究中利用氩弧熔覆技术制备了TiC、TiN、WC、TiN+TiB2等颗粒相增强镍基熔覆层，探讨熔覆层的组织特点、颗粒的形成机制以及磨损腐蚀机理等[8-12]。
镍基自熔性合金如NiCrBSi具有较低的熔点及良好的自熔性，可以用于零件的修复及改性，从而大幅度提高材料表面性能，在工程中有广泛的应用前景[13]。
在NiCrBSi合金中添加过渡金属如Ti、Ta、V、Nb等元素制备的涂层，能够改变镍基合金的成分、细化组织，从而提高熔覆层的性能[14]。
在镍基合金中加入Nb元素，对于提高熔覆层的韧性和抗磨性能是一种有效的方法[15]。
I.Hemmat等[16]在NiCrBSiC合金中加入Nb元素，发现当Nb加入量达到4%时，熔覆层组织细化，但熔覆层开裂现象依然存在。
文中采用氩弧熔覆技术在Q235钢表面熔覆Nb 粉和NiCrBSi合金粉，获得耐磨涂层，探讨不同Nb含量对熔覆层组织细化及显微硬度和耐磨性的影响规律。
1 实验1.1 涂层制备选用低碳钢Q235作为基体材料，将试样进行切割打磨，尺寸80 mm×20mm×12 mm，去除表面氧化皮后用酒精清洗。
熔覆材料选用Nb粉(99.9%，平均粒径为70 μm)和NiCrBSi粉(平均粒径为80 μm)，Nb粉加入质量分数为0、2%、4%、6%和8%，总质量为15 g，NiCrBSi的主要成分为C(0.7%～1.1%)、Si(3.2%～5.0%)、B(3.0%～3.8%)、Cr(17.0%～19.0%)、Fe(﹤5%)、Ni(余量)。
将混合粉末置于XQM-6行星式球磨机中进行球磨混合5 h。
利用水玻璃调和混合均匀的合金粉末，保证干湿度均匀，之后涂覆于Q235钢表面，厚度约为2 mm。
室温放置24 h，熔覆前在TX型数显鼓风干燥箱中于120～150 ℃干燥4 h。
利用MW3000型焊机作为熔覆设备，同时采用CG1-30型半自动切割车作为行走装置，熔覆工艺参数为：熔覆电流120 A，熔覆速度120 mm/min，电压15.3 V，气体流量 10 L/min。
1.2 分析测试沿垂直熔覆层方向进行切割，试样尺寸10 mm×20 mm×12 mm。
对切割后的试样横截面进行金相试样制备，利用水砂纸(400#～1 500#)进行磨光处理，用Cr2O3水溶液抛光处理，用体积比为1∶9的硝酸和氢氟酸的混合溶液对熔覆层进行腐蚀，时间为5～10 s，腐蚀后的试样作蒸馏水清洗，吹干。
利用DX-2700B型X射线衍射仪测试不同Nb含量熔覆层的物相组成。
利用FEI Sirion 200型扫描电子显微镜获得熔覆层组织形貌，并作选区能谱分析，以确定不同组织的元素成分及组成。
利用MHV2000数显显微维氏硬度仪测试熔覆层横截面显微硬度。
利用MMS-2A磨损试验机，在相同的时间内测定基体和不同Nb含量熔覆层的磨损量。
利用MMS-2B型摩擦磨损试验机测试不同Nb含量熔覆层及Q235钢基体的摩擦磨损性能，实验采用环-块接触磨损方式，对磨材料为淬火态的GCr15钢，表面硬度可达6.9 GPa施加实验载荷为200 N，在转数为200 r/min时摩擦60 min。
不同Nb含量熔覆层及基体磨损前后均用酒精清洗，采用FC204分析天平(精度为0.1 mg)测量质量，计算磨损失重。
2 结果与讨论2.1 复合涂层的物相与生成物自由能图1所示为不同Nb含量氩弧熔覆层X射线衍射图谱。
从图1可知，含Nb为0时，熔覆层主要由γ-Ni、CrB、M7C3、M23C6物相组成，衍射谱线上没有NbC 的衍射峰，可以断定熔覆层中无NbC生成；而含Nb 6%的熔覆层出现了NbC衍射峰，且M7C3衍射峰消失，在合金粉末和基体中并不含有NbC，说明在熔覆层中原位生成了NbC。
图1 氩弧熔覆涂层的X射线衍射图谱Fig. 1 XRD pattern of composite coating by argon arc cladding实验选择的合金粉末中共含有Nb、C、Si、B、Cr、Fe、Ni六种合金元素，根据合金体系特点，可能组成Fe2B、FeB、CrB2、CrSi、CrB、Cr7C3、Cr3Si、SiC、CrSi2、Ni3B、Cr23C6、NbC等多种化合物，利用相关热力学数据[17]，得到吉布斯自由能与温度的关系曲线，见图2。
从图2可以看出，在600～1 800 K内，比NbC自由能低的化合物仅有Cr7C3和Cr23C6，因此，由反应的自由能可以判定，氩弧熔覆可以原位合成NbC。
图2 合金体系中反应产物自由能随温度变化关系Fig. 2 Relationship between reaction free energy at alloy system changing with temperature2.2 复合涂层的组织结构图3所示为氩弧熔覆层横截面照片。
从图3可以看出，熔覆层及结合区域没有气孔、裂纹等缺陷，界面形貌清晰。
经氩弧快速凝固处理得到的熔覆层的组织为铸态结构，熔覆区内组织细小均匀、致密，呈弥散分布状态，熔覆层与基体结合部位形成等轴晶组织，熔覆层中部及顶部组织为树枝晶或胞状树枝晶，且尺寸明显细化，这与激光熔覆镍基涂层相似[18]，如图3a。
从图3b光学截面形貌可以看出，在熔覆层与基体的结合处有一条明显的白亮带，说明界面发生了原子扩散，使熔覆层与基体达到冶金结合。
与激光熔覆相比，氩弧熔覆过程的冷却速度相对较小，降低了熔覆时表面和基体的温度梯度。
这是氩弧熔覆有较小开裂倾向的原因之一。
图3 氩弧熔覆层的横截面照片Fig. 3 Cross-section morphologies of composite coating by argon arc cladding图4所示为不同Nb含量熔覆层顶部光学组织照片。
从图4可以看出，在熔覆层顶部组织由胞状晶及树枝晶构成，随Nb含量的增加，晶粒组织形态细化，分布均匀致密。
分析认为，熔覆层顶部均匀致密分布的细小胞状晶及树枝晶是由于氩弧熔覆过程具有快速冷却的特点，随着熔池逐渐冷却到顶部时，结晶的速度逐渐增大，过冷度也增大，从而使得熔覆层顶部的晶粒形成较为细小的胞状晶及树枝晶[19]。
图4 不同Nb含量熔覆层顶部的光学照片Fig. 4 OM images of top area of clad coating under different Nb content图5所示为不同Nb含量熔覆层顶部的SEM显微组织照片。
从图5可以看出，氩弧熔覆层中上部显微组织形貌网状共晶组织及析出相组成，随Nb含量的增加，熔覆层中形成的共晶组织细化，Nb质量分数为6%时，熔覆层中网状共晶组织的形态和尺寸发生较大改变。
图5 不同Nb含量熔覆层顶部的SEM照片Fig. 5 SEM images of top area of clad coating under different Nb content为了进一步确定析出相和网状共晶组织的相组成，根据图6，对Nb质量分数为6%的熔覆层进行能谱分析。
1、2和3位置的能谱分析结果显示，灰色基体主要由Ni(64.69%)、Fe(27.86%)、Si(4.62%)、Cr(2.83%)等组成，白色颗粒状组织主要由Nb(68.69%)和C(31.31%)组成，网状组织主要含有Ni(10.94%)、Fe(36.65%)、Si(2.02%)、Cr(40.56%)和C(9.83%)。
结合XRD分析结果可知，Nb质量分数为6%时，熔覆层组织由分布在γ-Ni基体上的NbC颗粒和网状的碳化物组成。
图6 氩弧熔覆层SEM形貌Fig. 6 SEM micrographs of argon arc clad coating 2.3 复合涂层的硬度与耐磨性图7所示为不同Nb含量熔覆层的横截面显微硬度分布。
从测试结果可以看出，随着Nb含量的增加，熔覆层的显微硬度逐渐降低。
当熔覆层中不含有Nb时，熔覆层具有较高的硬度，硬度可达7.5～9.0 GPa。
这是由于熔覆层中还有较多的Cr7C3和其他析出相，分布于硬度较高的连续共晶组织中。