Q235钢氩弧熔覆铁基合金涂层的耐磨性研究_郭国林

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Q235钢表面不同高分子涂层耐蚀性对比

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－ 0． 77 － 0． 49
4． 71 × 10 － 7 6． 69 × 10 － 8
6． 41 × 104 4． 94 × 105
图 3 EP、PE 膜样品在 3． 5% NaCl 溶液中的阻抗谱图（ a） EP 膜样品
专业家具漆：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｓａｎｓｅｎｐａｉｎｔ．ｎｅｔ
·84·
Steel Ｒesearch，International，2007，14 （ 5，Supplement
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图 1 不同高分子膜样品扫描电镜照片（ a） EP 膜样品；（ B） PE 膜样品
2． 2 动电位极化曲线
2． 3 电化学阻抗分析
图 3 给出了 EP、PE 膜样品在 3． 5% NaCl 溶液中不同浸
泡时间的交流阻抗谱图。从图 3a 可以看到，在浸泡初期 EP 膜试样的低频（ 10 － 2 Hz）阻抗模值为 4． 47 × 107 Ω·cm － 2 ，PE 膜样品为 108 Ω·cm － 2 以上，比 EP 膜样品高出 1 个数量级，

Q235钢堆焊工艺及性能研究

Q235钢堆焊工艺及性能研究摘要：堆焊是金属常见的表面处理方法，主要用于修复金属零件或者提高金属基体表面的硬度、耐磨性等，能够显著的提高基体的力学性能，延长使用寿命。

采用CO2气体保护堆焊工艺，在Q235B钢表面堆焊制备了E501T-1熔敷金属层，通过光学显微镜和显微硬度计，研究堆焊层不同部分组织的综合性能。

通过实验表明，当在堆焊电流为100A、电弧电压为13V、焊接速度10cm/min的工艺参数下获得了外形美观、金属层致密、结构较好、缺陷最少的熔敷金属层。

对堆焊层的化学成分和组织性能进行研究分析，测验其硬度，研究焊接电流、焊接电压对堆焊层的影响规律。

关键词：Q235B钢；CO2气体保护堆焊；熔敷层；影响规律；组织性能大量生产实践表明，Q235B钢在高温、高压、酸性、碱性、甚至是中性介质条件下使用时，都会发生严重腐蚀。

正是这些缺点的存在限制了Q235B钢在生活上的使用。

因此，我们在工业生产过程中，常采用以Q235B这种普碳钢为基体，在表面堆焊一种或几种金属，从而满足所需要的强硬度等性能，使其能够得到更广泛的应用，并且能够大幅度的降低成本。

正是堆焊工艺的存在，不仅使零件心部具有良好的塑性和韧性，而且在其表面还具有所需的高硬度、防磨损等性能，使Q235B钢在工业领域上能够占据更重要的地位，在生活中也能更加广泛地使用。

1.工艺流程Q235钢堆焊的实验流程为：试样处理→熔敷金属→金相观察→性能检测1.1试样处理试样处理流程：试样→打磨→除油由于基体表面存在大量的铁锈及其他氧化物，在实验前需要对试样表面进行机械打磨，同时为下一步熔敷金属做准备，保证钢板在焊接的过程中飞溅减小。

在打磨完之后进行除油，目的是去除试样表面油污，清洁试样表面，增强熔敷金属于基体的结合强度。

1.2熔敷金属将E501T-1焊丝通过焊接机器人熔敷在Q235钢基体上，在熔敷之前，进行预实验，调整好堆焊程序，在熔敷的过程当中，要保证CO2气体的充足，目的是隔绝空气中的氧气、氢气等，防止在焊接的过程中进入焊缝，形成缺陷，影响焊件的最终性能。

热等离子弧熔覆层的耐磨性研究

热等离子弧熔覆层的耐磨性研究
侯俊英;胡尔建;赵程;孙定国
【期刊名称】《青岛科技大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2003(024)0z1
【摘要】运用热等离子弧熔覆法,在Q235基体表面熔覆了镍基合金,对合金的组织和形成原因及熔覆层和基体的界面进行了分析研究.实验表明,熔覆层有较好的耐磨性,主要是形成大量高强韧的镍基固溶体和耐磨的硬质相及表面形成的细小组织对耐磨性的贡献,并分析了磨损机理.
【总页数】3页(P80-82)
【作者】侯俊英;胡尔建;赵程;孙定国
【作者单位】青岛科技大学,机电工程学院,山东,青岛,266042;青岛新东机械有限公司,山东,青岛,266032;青岛科技大学,机电工程学院,山东,青岛,266042;青岛科技大学,机电工程学院,山东,青岛,266042
【正文语种】中文
【中图分类】TB331
【相关文献】
1.Setllite Ni60等离子弧熔覆层的磨损机理研究 [J], 侯俊英;田丰;赵程
2.热等离子弧熔覆层的耐磨性研究 [J], 侯俊英;胡尔建;赵程;孙定国
3.原位生成NbC增强YCF102熔覆层热力学与耐磨性研究 [J], 郗文超;宋博学;梁赢东;于天彪
4.硼碳过饱和马氏体激光熔覆层耐磨性研究 [J], 伍文星;邱长军
5.等离子熔覆-注射B_4C铁基熔覆层组织耐磨性研究 [J], 王新帅;静丰羽;张喜冬;赵靖宇;孙玉福
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氩弧熔敷原位自生TiC／Ni60A复合涂层的滑动磨损特性

（ｐｒｍｅｔｆＭａｅｉｌＳｉｎｅａｄＥｎｉｅｒｎＤｅａｔｎｔｒａｓｃｅｃｎｇｎｅｉｇ，ＨｅｌｎｊｎｎｔｕｅｏｏｉｇｉｇＩｓｉｔｆｏａｔｃｅｃｎｃｎｌｇ，ｒｉ５０７，ｉａＳｉｎｅａｄＴｅｈｏｏｙＨａｂｎ１０２Ｃｈｎ）
王振廷一孟君晟赵国刚
（龙江科技学院材料科学与工程学院，尔滨１０２）黑哈５０７
摘
要：利用氩弧熔敷技术，ＮｉＡ自熔合金粉、粉和石墨粉为原料，１Ｍｎ钢表面原位合成了ＴＣ以６０钛在６ｉ
ｃｍｐｓｔｏｔｎｇｙａｇｎａｃｃａｄｉｇｏｏｉｅａｇＺｅｔｎＭｅｇＪｎｈｎ，ａｏａｇｎｈｎｉｇ，ｎｕｓｅｇＺｈｏＧｕｇｎ
增强Ｎｉ复合材料涂层以提高基体的耐磨性。借助扫描电镜、基ｘ射线衍射仪、微硬度计对复合涂层的组织显和性能进行了分析。结果表明：敷层与基体呈冶金结合，裂纹、孑等缺陷，ｉ颗粒弥散分布于熔敷层熔无气ＬＴＣ中；合涂层有很高的硬度，室温干滑动磨损试验条件下具有优异的耐磨性能并随着（ｉ复在ｒ＋ｃ）量的增加ｒ含
Ａｂｔａｔｓｒｃ：Ｔｏｉｐｏｈｒａｅｉｔｎｃｆ１ｍｒｖｅｔｅｄｙｗｅｒｒｓｓａｅｏ６Ｍｎｓｅｌｔｅ，ＮｉｂｓｄｃｍｐｓｔａｉｅｎｆｃｄｂＣａｔｃｅ — ａｅｏｏｉｅｃｔｎｇｒｉｏｒｅｙＴｉｐｒｉｌｏｗａｅａｅｎｔｕｆｃｆ１ｓｐｒｐｒｄｏｈｅｓｒａｅｏ６Ｍｎｓｅｌｂｅｎｒｏｎａｃｃａｄｉｇｔｃｉｅｗｉｈｔｅａｌｙｄｐｔｅｙｍａｓｏｆａｇｒｌｄｎｅｈｎｑｕｔｈｅｐｒ — ｌｅｏｗｄｅｆｏｒｏＮｉ０、ａｄ６ＡＴｉｎＣ．ＴｈｍｉｒｓｒｃｕｒａｄｏｐｒｉｓｆｈｅｏａｉｇｅｃｏｔｕｔｅｎｐｒｅｔｅｏｔｃｔｎｗｅｅｎｖｔｇｔｄｒｉｅｉａｅｂｙｃｎｉｇｌｃｒｓｓａｎｎｅｅｔｏｎｍｉｒｃｐｅＸ— ａｆｒｃｏｍｅｅａｄｃｏｓｏ，ｒｙｄｉｆａｔｔｒｎｍｉｒｈｒｅｓｅｔｒＴｈｒｓｌｓｎｃｅｈｔｃｔｎｈｓｘｅｌｎｃａｄｎｓｔｓｅ．ｏｅｅｕｔｉｄｉａｔｔａｔｈｅｏａｉｇａｅｃｌｅｔｂｏｉｅｗｅｎｔｏｔｎｇａｄｔ６Ｍｎｓｅｌｕｓｒｔｎｈｅｃｔｎｇｉｉｏｍ，ｃｎｔｎｕｕｎｄａｍｏｔｄｆｃ — ｎｄｎｇｂｔｅｈｅｃａｉｎｈｅ１ｔｅｂｔａｅａｄｔｏｉｓｕｎｆｒｓａｏｉｏｓａｌｓｅｅｔｆｅｎｄｔｒｉｌｒｉｐｒｉｅｙｄｓｒｂｕｅｎｈｌｄｅｏｔｎｇ．Ｔｈｅａｇｏｒｌｄｃｍｐｓｔｏａｉｇａｒｅａｈｅｐａｔｃｅａｅｄｓｅｓｖｌｉｔｉｔｄｉｔｅｃａｄｄｃａｉｒｎａｃｃａｏｏｉｅｃｔｎｈｓｈｇｈｈｒｎｅｓａｘｅｌｎａｅｉｔｎｃｎｄｒｄｒｌｎｗｅｅｔｃｎｔｏ．Ｆｕｔｒｏｅ，ｔｈｎｒａｅｏｉａｄｓｎｄｅｃｌｅｔｗｅｒｒｓａｅｕｅｙｓｉｇａｒｔｓｏｄｉｉｎｓｓｄｉｒｈｅｍｒｗｉｈｔｅｉｃｅｓｆ

高频感应熔覆NiTiFe合金涂层摩擦学性能研究

高频感应熔覆NiTiFe合金涂层摩擦学性能研究董建伟;郭岩宝;王德国;张政【期刊名称】《润滑与密封》【年(卷),期】2024(49)2【摘要】为增强金属材料表面的耐磨性能,采用高频感应熔覆技术,在HT300基底表面制备出NiTiFe合金涂层;利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、显微硬度计和X射线衍射仪(XRD)对NiTiFe合金涂层的微观组织、元素组成、硬度、相组成和与基底的结合情况进行表征与分析;通过摩擦磨损试验机对涂层的摩擦学性能进行测试,对其摩擦磨损机制进行分析。

结果表明:涂层组织致密,无裂缝和空隙,成型质量良好,平均厚度达到0.7 mm,与HT300基底实现了冶金结合;涂层中主要包含Fe2Ti、Fe6.94Ti0.36和Ni3Fe三种相,Fe元素的加入使涂层的晶格发生畸变,硬度提高,平均硬度达到997.36HV,约为HT300基底平均硬度值的5倍。

通过摩擦磨损试验发现,试验前期,NiTiFe合金涂层与对摩副之间的摩擦因数较低,维持在0.2左右,对摩副的失效导致摩擦副之间的接触形式发生改变,摩擦因数产生阶跃;随着载荷的增加,涂层上呈现的磨痕宽度在不断增加,对摩副由于磨损造成的材料去除后暴露出的面积也在不断增大。

摩擦磨损试验后,NiTiFe合金涂层摩擦表面光滑平整,仅出现了轻微的磨粒磨损,磨损体积远小于对摩副,表现出优良的耐摩擦磨损性能。

【总页数】8页(P11-18)【作者】董建伟;郭岩宝;王德国;张政【作者单位】中国石油大学(北京)机械与储运工程学院【正文语种】中文【中图分类】TH117.1【相关文献】1.激光熔覆TiB2颗粒增强镍基合金复合涂层的微观组织与摩擦学性能研究2.高频感应熔覆WC增强Ni60合金涂层性能研究3.高频感应熔覆铁基合金涂层组织及性能研究4.Ti6Al4V合金表面激光熔覆复合涂层的高温摩擦学性能研究5.Inconel 718合金激光熔覆Stellite3/Ti_(3)SiC_(2)复合涂层摩擦学性能研究因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

锅炉受热面NiCr涂层抗高温热腐蚀机制与性能的研究

锅炉受热面NiCr涂层抗高温热腐蚀机制与性能的研究林茂峻【摘要】针对电站锅炉受热面高温腐蚀的影响,通过采用电弧喷涂工艺,研究了Q235钢板表面电弧喷涂PS45、FeCrAl、4Cr13合金涂层后在高温条件下的热腐蚀机制与性能.热腐蚀动力学试验和分析结果显示,在700℃下腐蚀77 h、Na2SO4+ K2 SO4盐膜量为3～4 mg/cm2的试验条件下,测试得到的PS45、FeCrAl、4Cr13合金涂层的热腐蚀速度分别为v=0.38t-0.59、v=1.35t-0.12和v=1.79t-0.23.涂层表面的成分和组织分析结果表明,Q235钢板表面的PS45涂层之所以表现出比FeCrAl、4Cr13涂层更高的抗热腐蚀(Na2 SO4/K2 SO4)性能,其原因在于PS45镍基合金中含有最多的Cr,涂层表面的Cr2O3膜层具有较高的连续性、致密性和稳定性.【期刊名称】《沈阳工程学院学报（自然科学版）》【年(卷),期】2011(007)003【总页数】5页(P217-220,243)【关键词】锅炉;高温腐蚀;Ni-Cr涂层;电弧喷涂【作者】林茂峻【作者单位】大连海兴热电工程有限公司,辽宁大连116021【正文语种】中文【中图分类】TK224.9;TG174.4420 前言通常火电厂中锅炉设备的事故占全部设备事故的60%以上，而其中过热器管、再热器管和水冷壁管等高温受热面的爆漏又占锅炉事故的绝大部分［1］，严重影响了电厂的安全和经济效益.由于锅炉燃煤的成分复杂，在燃烧过程中产生的烟气和灰中的某些成分，特别是其中的SO2和H2 S，会造成锅炉受热面的高温腐蚀，进而导致锅炉高温受热面事故［2］.为了减缓锅炉的高温腐蚀和磨损，国内外采用了各种措施，如减小烟气流速、改变煤质、安装防护瓦、改变管道材质、对管道表面采用化学热处理、涂刷耐磨涂料及采用热喷涂技术等.在这些方法中，热喷涂作为一种经济、可靠的方法得到了最为广泛的应用［3－5］.该试验就是针对我国锅炉管道的运行工况和广泛采用的电弧喷涂方法，对几种涂层材料抗高温热腐蚀性能进行实验研究.1 电站煤粉锅炉受热面高温腐蚀机理分析电站煤粉锅炉的水冷壁、过热器和再热器等高温受热面布置在炉膛高热负荷区附近，水冷壁区域的烟气温度可达1 300℃，炉膛附近高温过热器和再热器区域的烟气温度可达1 000℃以上，同时存在着较大的热偏差，高温受热面表面局部温度最高可达到650℃以上［6］，此工作条件下，很容易发生受热面的高温腐蚀.1.1 煤粉锅炉受热面高温腐蚀的类型根据高温腐蚀发生的原因及腐蚀产物的成分差别，电站煤粉锅炉的高温腐蚀一般有硫酸盐型、硫化物型、氯化物型以及由还原性气体引起的高温腐蚀［7－8］.首先分析电站锅炉燃煤的特性，煤中硫的含量一般在1% ～4%，极少数情况下可达到10%［9］.而我国煤炭资源的特点是含氯量低于0.064%，含硫量均在1.2%以上，有的甚至高达2% ～3%，属于低氯高硫煤［10－11］，而且随着矿井向深层的开采，含硫量越往下越高［12］.目前我国动力用煤的含硫量有升高的趋势［13］，高硫煤占相当的比例，含硫量大于1%的高硫煤占25%以上［12］，四川、贵州、广西、山东、陕西等地的煤均属于高硫煤.其次分析燃烧产物积灰和烟气成分，燃煤中碱性氧化物含量较高，燃烧产物的积灰含有硫、钠、钾等对金属腐蚀性很大的产物［14］，其中Fe2 O3、SO3、K2 O、Na2O等成分含量较高［15］.由于燃煤中含硫量较高，烟气中SO2的含量也相当高［15］，并且烟气中的SO2/SO3可导致锅炉管道上出现复杂的沉积物，如K3 Fe(SO4)3和Na3 Fe(SO4)3等，它们在593～760℃范围内呈液态，会加速对锅炉受热面的腐蚀［16－17］.所以典型的合成灰通常含有 K2 SO4、Na2 SO4、Fe2(SO4)3、CaSO4、Fe2 O3等固体成分［17］.另外，由于燃煤紧张，使得劣质煤、泥煤在电站燃煤中份额增加，而煤质差会导致煤的灰分和有害气体含硫量增多，使锅炉受热面玷污、积灰、腐蚀和磨损日益严重，由此燃用劣质煤带来的锅炉水冷壁高温腐蚀也格外突出［11－18］.综上所述，我国电站煤粉锅炉受热面高温腐蚀的类型主要是硫酸盐型.1.2 硫酸盐型高温腐蚀的过程电站锅炉受热面金属管壁(用M表示)在工作环境中的氧化腐蚀反应式［10］有金属氧化保护反应:金属氧化腐蚀反应:在煤粉燃烧时，灰渣中的钠盐和钾盐在高温下分解生成K2O、Na2O，与烟气中SO3在高温下生成汽态硫酸盐［19－20］，形成硫酸盐型腐蚀.用 M 表示金属，其反应式有2 试样的制备及试验方法2.1 试样的制备基体材料为Q235钢板，喷涂材料为Φ2.0 mm的PS45、FeCrAl和 4Cr13丝材.将基体制成50 mm×50 mm×2 mm的试样，对其表面进行喷砂处理后，用XDP-5型喷涂设备进行电弧喷涂.喷涂材料的主要成分见表1.2.2 试验方法由于锅炉高温腐蚀速度最大时的温度为650～700℃［6］，故实验温度选定为700℃，在XL-Ⅰ型箱式电炉中进行.为保持恒温，使用WKZ-5型微电脑时温控制仪控制温度.表1 喷涂丝材的化学成分成分含量%元素余量4Cr13 0.36 0.47 0.39 12.8 0.10 0.010 0.023 FeCrAl 18.54 8.6 0.67 19.76 5.2 0.16 0.0012 0.023 C Si Mn Cr Al Ti Ni S P PS45 40～45 ≤4使用自配的Na2 SO4+K2 SO4按7∶3摩尔比例配制成的饱和硫酸盐溶液(模拟实际电站锅炉表面灰层成分组成)作为腐蚀介质，将其刷涂于试样表面，盐膜量控制在3～4 mg/cm2.用精度为0.000 1 g的FA2004型电子分析天平测量试样涂盐前后的质量，通过计算其增加量来控制盐膜量，每1次刷涂称量时，在试样涂刷完腐蚀盐后，要在105℃的JB101A型恒温箱内进行烘干后再称重.采用不连续的增重法来定量地反应试样的腐蚀速度，每隔一定时间取出测定试样，测量增重量后再送回去，累计实验总时间为77 h.由于称量试样和坩埚在一起，为了在实验中避免取放装有试样的坩埚时掉入杂质影响称重的准确性，实验前应做一个放坩埚的架子用来遮挡杂质.实验完毕，采用扫描电镜(SEM)和能谱分析仪(EDS)对腐蚀试样进行腐蚀产物的形貌分析和元素组成分析.3 试验结果及分析3.1 热腐蚀动力学分析腐蚀动力学曲线是以腐蚀时间为横坐标、采用不连续称重法所测得的试样的单位面积的增重量为纵坐标而绘制得到的曲线［21－22］.图1为实验条件下PS45、FeCrAl和4Cr13 3种涂层的热腐蚀动力学曲线，从中可以看出，3种涂层均随腐蚀时间的增加腐蚀增重逐渐增大，并且热腐蚀曲线基本上都呈抛物线规律.在开始阶段(0～10 h)，腐蚀速度相对较高，10 h后，腐蚀速度开始出现不同程度的减慢，表明涂层表面在腐蚀实验中生成的氧化膜对热腐蚀的进程起到了抑制作用，实现了对基体材料的防护.另外，不同涂层的保护效果也不一样，FeCrAl和4Cr13涂层表面在实验结束时也有较为严重的变化，而PS45涂层在实验39 h后增重基本停止，说明其具有良好的抗高温硫酸盐型腐蚀性能.可见，PS45涂层抗高温硫酸盐型腐蚀的性能明显优于前2种涂层.根据动力学曲线的形状，以△W=aty(其中△W代表试样单位面积的增重量;t为热腐蚀时间;a、y为常数)为数学模型对高温热腐蚀动力学曲线进行非线性拟合，其数学表达式以及热腐蚀速度分别为:①4Cr13 涂层，△W4Cr13=2.327 3t0.77，υ=1.79t－0.23;②FeCrAl涂层，△W FeCrAl=1.536 9t0.88，υ =1.35t－0.12;③PS45 涂层，△W PS45=0.935 9t0.41，υ =0.38t－0.59.图1 涂层热腐蚀动力学曲线3.2 腐蚀物组织成分分析图2 PS45涂层表面腐蚀分析由图2可见，试样在700℃下腐蚀77 h后，PS45涂层表面组织中S占6.45wt%，Na占10.46 wt%，K占3.61 wt%，O占21.27 wt%，Cr占16.99 wt%，Ni占21.12 wt%，Na、K、S的含量表明涂层表面有硫酸盐腐蚀产物，但较多的O含量和Cr含量表明涂层表面具有丰富的Cr2O3，并形成了充分的Cr2O3保护膜，表面腐蚀非常轻微，内部组织得到了很好的保护，致使涂层腐蚀程度得到了很好的控制.由图3可见，在700℃下腐蚀77 h后，FeCrAl涂层表面组织中S占11.84 wt%，Na占12.25 wt%，K占7.63 wt%，O 占20.89 wt%，Cr占9.88 wt%，其中Na、K、S 较多的含量，表明其硫酸盐腐蚀产物较多，在其表面已经形成了较严重的腐蚀;Cr含量少，表面形成的氧化物很不连续，也不够致密，对涂层的保护作用甚微，因此可以看到有相当量的S元素已渗如涂层内部.图3 FeCrAl涂层表面腐蚀分析图4显示4Cr13涂层在热腐蚀实验后，腐蚀非常严重，腐蚀的厚度很深，其表面有大量的硫酸盐腐蚀产物，涂层基本消失，已形成致命的腐蚀损坏.虽然其有少量的Cr，但是Cr含量低于20 wt%时，不能保证形成稳定连续的Cr2O3保护层，在热腐蚀过程中Cr2O3氧化膜受到含S的腐蚀介质破坏，已经起不到保护作用.所以实际实验中，4Cr13很快就被腐蚀消耗，导致基体直接被腐蚀，腐蚀情况严重. 3.3 涂层腐蚀原因分析FeCrAl涂层的抗热腐蚀性能较差的原因，一方面是涂层含有一定量的Al元素，其在高温热腐蚀的条件下形成的Al2O3会使稳定的Cr2O3膜退化，从而导致涂层局部区域保护层遭到破坏，使得外界的硫和氧沿着这些被破坏的保护膜通道快速向内渗透，使基体产生局部的内腐蚀;另一方面是涂层制备过程中产生较多的涂层结构缺陷，如孔隙率高、氧化夹杂多，也使其抗热腐蚀性能较差，电弧产生的高温及喷涂中存在的氧化气氛使部分的Al、Cr氧化，造成了涂层中Al、Cr元素含量下降，导致涂层在腐蚀条件下难以形成厚实、致密的Cr2O3保护膜，从而不能有效地阻挡外界腐蚀介质的入侵，加剧了基体的腐蚀.图4 4Cr13涂层表面腐蚀分析4Cr13涂层抗热腐蚀性能较差的原因是其Cr含量低，并且在喷涂过程中又损耗一些，不能保证Cr2O3氧化膜稳定;同时其内部组织空隙大，杂质多于其他2种涂层，使腐蚀成分得以很快进入内部组织，损耗掉保护元素后，不仅涂层自身遭到了严重腐蚀，又会使腐蚀成分进一步渗入内部，加剧基体的腐蚀程度.4 结论1)经电弧喷涂后，Q235钢板表面的PS45涂层表现出比FeCrAl、4Cr13涂层更为优异的抗热腐蚀能力，经700℃ 下腐蚀 77 h，在 Na2SO4+K2 SO4盐膜量为3～4 mg/cm2的试验条件下，3种涂层的热腐蚀速度分别为υ =0.38t－0.59、υ=1.35t－0.12和υ =1.79t－0.23.2)Q235钢板喷涂PS45、FeCrAl和4Cr13的涂层表面形成了一层Cr2O3保护膜，使之具有非常好的抗热腐蚀(Na2 SO4+K2 SO4)性能.PS45涂层表面的Cr2O3膜层显示出其具有更高的稳定性和致密性，主要原因是与Fe-CrAl和4Cr13相比，PS45镍基合金中含有更多的Cr，更易于形成连续和致密的Cr2O3保护膜.参考文献［1］杜新明.秦岭发电厂近10年锅炉四管爆漏情况分析及对策［J］.西北电力技术，1997(5):49－53.［2］殷红，刘万庆.300MW电站锅炉再热器和水冷壁频繁爆漏原因与对策［J］.山东电力技术，2006(2):35－38.［3］ Hidaka K，Tanaka K，et al.Hot corrosion resistance of a chromium-based alloy coating［A］.Proceedings of ITSC'95［C］，Kobe，Japan，1995，609 －614.［4］ Herth G R，Polak R，et al.Development of reliable spray and fuse coatings for boiler protection［A］.Thermal pray:Practical Solutions for Engineering Problems，Materials Park［C］.Ohio-USA:ASM International，1996，21 －28.［5］韩志海，陈华，周永兴，等.几种耐热钢管材热腐蚀试验及涂层防护技术的应用［J］.中国电力，1997，30(3):53－56.［6］徐宾士，刘世参，张振学，等.电站锅炉水冷壁管道热腐蚀及高速电弧喷涂防护新技术［J］.中国电力，2000，33(3):13－16.［7］岑可法，樊建人，池作和，等.锅炉和热交换器的积灰、结渣、磨损和腐蚀的防止原理与计算［M］.北京:科学出版社，1994:3－4.［8］赵虹，魏勇.燃煤锅炉水冷壁烟侧高温腐蚀的机理及影响因素［J］.动力工程，2002，22(2):1700 －1704.［9］ James P J，Pinder L W.Corrosion/97.Houston:NACE International，1997:133.［10］樊宏钟，刘宏波，田勇，等.电站锅炉过热器高温腐蚀成因分析［J］.工业加热，2004，33(3):34 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反应等离子熔覆高铬铁基金属陶瓷增强耐磨涂层组织与性能

反应等离子熔覆高铬铁基金属陶瓷增强耐磨涂层组织与性能王立梅【摘要】利用反应等离子熔覆技术、以Fe-Cr-C-W-Ni合金粉末为原料,在Q235钢表面制得了Cr7C3高铬铁基金属陶瓷增强耐磨复合涂层.利用SEM、EDS和X射线衍射分析了涂层的显微组织,在室温干滑动磨损试验条件下测试了涂层的耐磨性.结果表明:反应等离子熔覆CE7C3高铬铁基金属陶瓷增强耐磨复合涂层硬度高、组织均匀、与基材之间为完全冶金结合;涂层在室温干滑动磨损试验条件下表现出优异的耐磨性,涂层磨损的质量损失随载荷增加十分缓慢,涂层具有优异的载荷特性.%A wear resistant high chromium iron based ceramic reinforcing wear-resistance coating was fabricated on substrate of a Q235 steel by plasma cladding using the Fe-Cr-C-W-Ni alloy powders. Microstructure of the coating was characterized by OM, SEM, EDS and XRD. Wear resistance of the coating was tested under dry sliding wear condition at room temperature. Results indicate that the plasma clad high chromium iron based ceramic reinforced wear-resistance composite coating has a rapidly solidified homogeneous microstructure consisting of Cr7C3 ceramal primary particles uniformly distributed in the Cr7C3/γ-Fe eutectic matrix and is metallurgically bonded to the Q235 steel substrate. The plasma clad composite coating has high hardness and excellent wear resistance under dry sliding wear test conditions. Wear mass loss of the coating is increased slowly with the load increased and it has excellent load characteristic.【期刊名称】《实验技术与管理》【年(卷),期】2011(028)004【总页数】3页(P49-51)【关键词】金属涂层;反应等离子熔覆;高铬铁基【作者】王立梅【作者单位】潍坊学院,信息与控制工程学院,山东,潍坊,261061【正文语种】中文【中图分类】TB333Abstract：A wear resistant high chromium iron based ceramic reinforcing wear－resistance coating was fabricated on substrate of a Q235steel by plasma cladding using the Fe－Cr－C－W－Ni alloy powders．Microstructure of the coating was characterized by OM，SEM，EDS and XRD．Wear resistance of the coating was tested under dry sliding wear condition at room temperature．Results indicate that the plasma clad high chromium iron based ceramic reinforced wear－resistance composite coating has a rapidly solidified homogeneous microstructure consisting of Cr7C3ceramal primary particles uniformly distributed in the Cr7C3／γ－Fe eutectic matrix and is metallurgically bonded to the Q235steel substrate．The plasma clad composite coating has high hardness and excellent wear resistance under dry sliding wear test conditions．Wear mass loss of the coating is increased slowly with the load increased and it has excellent load characteristic．Key words：clad；reactive plasma cladding；high chromium iron based近年来，反应熔覆技术受到了国内外的普遍关注［1］。

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。

等离子熔敷制备铁基涂层及性能研究

0引言在实际生产中，机械设备和零件的失效往往是不可避免的。

导致机械设备失效的原因有很多，其中最主要的原因是机械表面的摩擦导致磨损[1]。

摩擦是摩擦副表面在相互滑动中发生能量转换，并产生能量损耗的过程；而磨损则是由摩擦副之间力学、物理、化学作用造成的表面损伤和材料剥落[2]。

据统计，摩擦磨损造成高达数十亿元的直接经济损失[3]。

等离子熔敷技术是以等离子束作为热源，将合金粉末喷涂在基体表面，而使基体表面获得我们需要的特殊性能的新型表面技术。

在高温等离子束的作用下，将送粉器中的合金粉末和工件表层同时熔化，形成熔池[4]。

这是一个快速非平衡凝固过程，当等离子束离开以后熔池在空气中快速冷却，形成冶金结合的涂层[5]。

1试验材料和方法选用Q235钢作为基体材料，其组织是铁素体和珠光体，Q235的屈服强度在235MPa左右，焊接性能良好，综合性能良好且用途广泛，适合作为熔敷的基体材料。

采用天津铸金表面工程材料公司生产的铁粉，粒度为100-270。

熔敷设备采用的是PTA-400E4-ST型数控粉末等离子喷焊机，是由武汉材料保护研究所生产的。

该喷焊机主要由四部分组成，分别是喷焊电源、喷焊控制柜、喷焊操作机和焊枪。

测量试样的维氏硬度采用的是HVS-1000A型数显显微硬度计，该设备的硬度测量范围为5-3000HV，能够测量陶瓷、钢、渗碳层和各种金属的维氏硬度，适用于微小件及超薄件的维氏硬度测量。

对试样进行摩擦磨损试验的设备采用的是UMT-2多功能摩擦磨损试验机，该设备能够加载0-200N，转速在最高可达3000rpm，温度应控制在1000℃以下，湿度控制在5-95%之间，试验选用的是球对盘的摩擦形式，使用的对磨材料是Gr15钢球。

在进行等离子熔敷之前要先对Q235钢材表面进行打磨，去除表面的氧化层、铁锈和杂质；其次，用酒精清洗表面，去除油污。

熔敷前将粉末预先放入电阻炉内进行烘干，防止高温生成的水蒸气进入涂层，形成空洞，从而影响涂层的质量。

电弧喷涂金属基陶瓷复合涂层耐高温磨粒磨损性能研究的开题报告

电弧喷涂金属基陶瓷复合涂层耐高温磨粒磨损性能研究的开题报告一、研究背景及意义金属基陶瓷复合涂层是一种高性能表面涂层，具有优越的高温耐磨性，广泛应用于机械制造、航空航天、石油化工、电力等领域。

电弧喷涂是一种常用的金属基陶瓷复合涂层制备方法，该方法具有成本低、附着力强、成形性好等优点。

随着高温、高压工况的日益严峻，金属基陶瓷复合涂层的高温磨损性能尤为重要。

目前，国内外学者已在电弧喷涂金属基陶瓷复合涂层的制备工艺、材料选择等方面进行了大量研究。

然而，关于电弧喷涂金属基陶瓷复合涂层的高温磨粒磨损性能研究较少，对于该领域的研究仍有很大的发展潜力和需求。

因此，本课题旨在通过对电弧喷涂金属基陶瓷复合涂层的制备工艺和材料选择进行优化，研究其高温磨粒磨损性能，为相关领域提供技术支持和应用基础。

二、研究内容和方法1. 电弧喷涂金属基陶瓷复合涂层的制备工艺研究：首先，对不同制备工艺参数进行比较分析，选取适宜的制备工艺参数进行后续实验研究；其次，设计实验方案，制备不同配比的金属基陶瓷复合涂层。

2. 材料选择：选取适宜的金属（如Ni、Co、Fe等）和陶瓷（如TiB2、Al2O3、ZrO2等）材料，通过热膨胀系数、热导率等性能指标进行评估和选择。

3. 测试方法：采用高温磨粒磨损测试机对制备的金属基陶瓷复合涂层进行高温磨粒磨损性能测试，分析样品的磨损量、磨痕形貌、摩擦系数等指标，探究复合涂层的高温磨粒磨损机理。

4. 结果分析：对实验数据进行分析和处理，得出不同复合涂层的高温磨粒磨损性能特性，并对复合涂层的优化方案进行讨论。

三、预期成果本课题的预期成果主要包括：1. 研究出一种优化的电弧喷涂金属基陶瓷复合涂层制备工艺，制备出性能优异的金属基陶瓷复合涂层。

2. 评估和优选适宜的金属和陶瓷材料，为复合涂层的制备提供依据。

3. 深入探究金属基陶瓷复合涂层的高温磨粒磨损机理，为相关领域提供理论参考。

4. 为金属基陶瓷复合涂层在机械制造、航空航天、石油化工、电力等领域的应用提供技术支持和推广基础。

等离子熔覆高铬铁基涂层高温耐磨性与耐空蚀性

速度０１ｍ／，动距离５８。．５ｓ滑０ｍ
空蚀设备为Ｊ３２９ｏ５型超声振荡磁致伸缩仪，峰振幅４ｔ频率（９－）Ｈｚ双２￣ｍ，１４１ｋ。试验用水为（５１２±
）自来水。选取耐空蚀性能优良的０ｒ３６ ℃ ＣｌＮｉＭｏ不锈钢按相同规格试样进行相同试验条件下的对比试
ｌ试验材料及方法
试验基体材料选用Ｑ３２５钢，样尺寸为１０ｍｍ × １０ｍｍ× ２试５５０ｍｍ。试验用粉末为Ｆ、ｒＷ、粉ｅＣ、Ｎｉ
末和作为碳的前躯体的蔗糖。熔覆设备是ＤＲ—ＩＦ型反应等离子熔覆机床，工艺参数为：工作电流４０Ａ，０保护气体和电离气体（）量均为１０ｍ。ｈ送粉气（）量０５ｍ。ｈ等离子束流的扫描速度６０Ａｒ流．／，Ａｒ流．／，０ｍｍ／ｎ同步送粉量２０ｇｍｉ，ｍｉ，８／ｎ喷嘴距离工件距离３０ｍｍ。基体材料为阳极，离子炬为阴极，基体等对
刘均波
（坊学院，山东潍
潍坊
２１６）６０１
摘要：用等离子熔覆工艺，Ｆ料；Ｑ２５钢基材表面制备了在３高铬铁基复合涂层。测试了涂层的高温耐磨性和耐空蚀性。结果表明，涂层中含有大量硬质耐磨相（ｒＣ，Ｆ）Ｃ，有较高的显微硬度，ｅ。具涂层在高温干滑动磨损条件下具有优异的耐磨性能和载荷特性，４经４ｈ空蚀试验后累积的质量损失量为０ｒ３６ＣｌＮｉＭｏ不锈钢的０４７倍，．９具有一定的耐空蚀性能。关键词：离子熔覆；等高铬铁基涂层；高温耐磨性；蚀性耐

科技成果——一种具有优异抗腐蚀磨损的合金涂层激光熔覆技术

科技成果——一种具有优异抗腐蚀磨损的合金涂层激光熔覆技术所属领域装备制造、新材料适用范围在腐蚀环境（包括海水）下服役的零部件，常常遭受严重的腐蚀磨损。

不锈钢虽然具有良好的耐蚀性，但常常不能满足苛刻的抗腐蚀磨损要求。

为此本课题提出在不锈钢表面激光熔覆一种铁基合金，形成冶金结合、无裂纹和孔洞的合金涂层，并通过对不锈钢表面成分及组织结构的调控，以较低的成本大幅提升其抗腐蚀磨损性能。

成果简介为了能够满足在腐蚀环境下的抗腐蚀磨损要求，零部件常常采用不锈钢制造。

而苛刻的腐蚀磨损工况下，不锈钢及一些传统的涂层材料难以满足使用要求。

针对现有技术存在的问题，本课题一种应用于腐蚀环境下的金属涂层的激光熔覆制备方法。

根据基体材料设计涂层合金成分，通过打底层等工艺手段调控涂层的合金成分。

然后通过利用激光束的高能量密度，将不锈钢和一层薄的铁基非晶粉末熔融，并经相互渗透和扩散互熔形成一种多相结构的复合涂层。

该合金涂层呈冶金结合、无裂纹和孔洞。

再采用添加剂及熔覆工艺方法调控涂层的合金成分及组织结构，形成具有比不锈钢更加优异的减磨性、耐磨性、耐腐蚀磨损性。

关键技术采用市售铁基非晶粉末（纯度99.9%，粒径200-325目）为原始材料，其各元素原子百分比分别为Fe：50-60%，Mo：7-15%，Cr：4-9%，Si：3-6%，Al：3-6%，Y：2-5%，Co：2-5%。

采用GD-ECYW300型脉冲式光纤激光器对所制备好的粉末进行激光熔覆。

峰值功率5.0-6.0kW，熔覆速度160-200mm/min，频率8-16Hz，并在熔覆过程中使用氩气做保护气沿激光加工方向吹气保护。

所制备的合金涂层在Ringer’s腐蚀性溶液中，10N载荷下的摩擦系数非常低（前期低于0.1），说明所制备的涂层有很好的自润滑作用。

与316L不锈钢相比，该涂层的摩擦系数降低35%，磨损率仅为316L的1/3。

NaCl溶液下腐蚀磨损后的形貌照片（左为316L不锈钢，右为合金涂层）。

电弧喷涂铁基非晶涂层的磨粒磨损性能研究

电弧喷涂铁基非晶涂层的磨粒磨损性能研究Title: Study on Abrasive Wear Performance of Arc Sprayed Iron-Based Amorphous CoatingsAbstract: In this study, the abrasive wear performance of arc sprayed iron-based amorphous coatings was investigated. The coatings were sprayed on a mild steel substrate using a high velocity oxy-fuel (HVOF) thermal spray system. The coatings were then subjected to an abrasive wear test using a dry sand rubber wheel tester. The microstructure, hardness, and wear resistance of the coatings were characterized using scanning electron microscopy (SEM), Vickers hardness tester, and weight loss measurements, respectively. The results showed that the iron-based amorphous coatings exhibit better wear resistance than conventional metallic coatings. The microstructure of the coatings was amorphous and consisted of a mixture of iron and other metallic elements. The coatings exhibited high hardness and low coefficient of friction, which contributed to their excellent wear resistance under abrasive wear conditions. The study also revealed that the grain size of the coatings is a key factor that affects their wear resistance. The larger the grain size, the lower the wear resistance of the coatings. Overall, the results of this study suggest that arc sprayed iron-based amorphous coatings are a promising coating material for enhancing the wear resistance of metallic alloys under abrasive wear conditions.Introduction: In recent years, thermal spray technology has been widely used in various industries for coating applications. Thermal spray coatings are widely used for various applications ranging from wear resistance, corrosion protection, thermal protection, anderosion protection. Among various thermal spray coating technologies, arc spraying is a widely used technology for depositing metallic and ceramic coatings. Arc spray coatings are characterized by high deposition efficiency, low porosity, and good adhesion to substrates. The use of advanced materials such as amorphous metallic alloys as coating materials has opened up new avenues in the field of tribology. Amorphous metallic alloys are characterized by unique mechanical and physical properties, such as high hardness, low coefficient of friction, and excellent wear resistance. Because of their unique properties, amorphous metallic alloys have been widely used as coating materials to enhance the wear resistance of metallic alloys.Methodology: In this study, arc sprayed iron-based amorphous coatings were deposited on a mild steel substrate using a high velocity oxy-fuel (HVOF) thermal spray system. The coating parameters used in this study are shown in Table 1. The coatings were characterized using scanning electron microscopy (SEM), Vickers hardness tester, and weight loss measurements to evaluate their microstructure, hardness, and wear resistance, respectively. The coatings were then subjected to an abrasive wear test using a dry sand rubber wheel tester.Results and Discussion: The microstructure of the arc sprayediron-based amorphous coatings was characterized using SEM. The SEM images showed that the coatings had a smooth and homogeneous surface morphology. The coatings were amorphous and consisted of a mixture of iron and other metallic elements. The Vickers hardness of the coatings was found to be in the range of 500-680 HV, which is higher than the Vickers hardness ofconventional metallic coatings. The wear resistance of the coatings was evaluated using weight loss measurements. The results showed that the weight loss of the coatings was much lower than the weight loss of conventional metallic coatings. The coefficient of friction of the coatings was found to be relatively low, which contributed to their excellent wear resistance under abrasive wear conditions. The study also revealed that the grain size of the coatings is a key factor that affects their wear resistance. The larger the grain size, the lower the wear resistance of the coatings. Overall, the results of this study suggest that arc sprayed iron-based amorphous coatings are a promising coating material for enhancing the wear resistance of metallic alloys under abrasive wear conditions.Conclusion: In this study, the abrasive wear performance of arc sprayed iron-based amorphous coatings was investigated. The coatings exhibited excellent wear resistance under abrasive wear conditions. The microstructure of the coatings was amorphous and consisted of a mixture of iron and other metallic elements. The coatings exhibited high hardness and low coefficient of friction, which contributed to their excellent wear resistance under abrasive wear conditions. The study also revealed that the grain size of the coatings is a key factor that affects their wear resistance. Overall, the results of this study suggest that arc sprayed iron-based amorphous coatings are a promising coating material for enhancing the wear resistance of metallic alloys under abrasive wear conditions. Further studies are needed to investigate the effects of coating parameters such as spray distance, spray angle, and spray rate on the wear resistance of the coatings.Moreover, the use of amorphous metallic alloys in coating applications has gainedsignificant attention due to their unique properties such as high strength, high corrosion resistance, good thermal stability, and excellent wear resistance. Arc spraying is an effective technique that enables the production of these amorphous metallic coatings. The process involves the melting of the spray material using an electric arc, followed by quenching, which results in the rapid solidification of the melt and the formation of an amorphous structure.Several studies have shown that amorphous metallic coatings exhibit better wear resistance compared to crystalline coatings due to their unique structure and composition. The amorphous structure of the coatings reduces the formation and propagation of microcracks, which helps to increase the wear resistance of the coatings. In addition, the high hardness and low coefficient of friction of the coatings help to reduce wear rates under abrasive conditions.The results of this study suggest that arc sprayed iron-based amorphous coatings can be an effective solution for enhancing the wear resistance of metallic alloys under abrasive wear conditions. The coatings exhibited high hardness, excellent wear resistance, and low coefficient of friction, which are important properties for improving the wear resistance of metallic alloys. These findings are significant, as they provide a valuable insight into the potential use of arc sprayed iron-based amorphous coatings for enhancing the wear resistance of metallic alloys under abrasive wear conditions. Further research is needed to investigate the long-term durability and performance of these coatings in real-life applications.In addition to their exceptional wear resistanceproperties, amorphous metallic coatings also exhibit high corrosion resistance, making them suitable for use in various industrial applications. These coatings provide a protective barrier against corrosion, ensuring the longevity and durability of the coated surface.Amorphous metallic coatings have also shown promise in improving the fatigue resistance of metallic alloys. The unique structure and composition of these coatings can reduce the formation and propagation of microcracks, which are the primary cause of fatigue failure in metallic alloys. This property can help to increase the overall lifespan and reliability of metallic structures, particularly those subjected to cyclic loading.Overall, the use of amorphous metallic coatings presents a promising solution to enhancing the wear, corrosion, and fatigue resistance of metallic alloys. The development and optimization of these coatings hold significant potential in various industrial applications, including automotive, aerospace, and marine industries. Further research is crucial to explore the full potential of these coatings, particularly in terms of their long-term durability and performance in real-life applications.In addition to wear, corrosion, and fatigue resistance, amorphous metallic coatings also exhibit other desirable properties such as biocompatibility, magnetic and electrical properties, and high surface hardness. These properties make amorphous metallic coatings highly versatile and suitable for a wide range of applications.For example, in the biomedical field, amorphous metallic coatings have shown promise in enhancing the performance and longevityof implantable medical devices. These coatings can provide a barrier against corrosion and wear in the harsh physiological environment, reducing the risk of implant failure and improving patient outcomes.Amorphous metallic coatings are also highly suitable for applications that require high magnetic and electrical properties, such as in electronics and energy storage devices. The unique composition and structure of these coatings enable them to exhibit exceptional magnetic and electrical properties, making them highly desirable for use in high-tech applications.Moreover, amorphous metallic coatings have been explored as potential coatings for cutting tools used in machining and manufacturing operations. These coatings can improve the durability and performance of cutting tools, reducing the frequency of tool replacement and increasing manufacturing efficiency.In summary, amorphous metallic coatings exhibit a wide range of desirable properties that make them highly versatile and suitable for use in various industrial applications. The continuous development and optimization of these coatings hold significant potential in improving the performance and durability of metallic materials, opening up new opportunities for innovation and increased efficiency in various industries.Yes, that's correct. The unique properties of amorphous metallic coatings make them highly versatile and useful in a variety of industrial applications, including biomedical, electronics, energy storage, and manufacturing. Their wear, corrosion, and fatigue resistance, coupled with their high surface hardness, biocompatibility, andmagnetic and electrical properties, make them an attractive option for improving the performance and durability of a range of metallic materials. Their continued development and optimization offer promising possibilities for innovation and increased efficiency in various industries.。

氩弧熔敷原位合成ZrC-TiB2增强铁基涂层的组织与性能

第４２卷　第５期　上　海　金　属　Ｖｏｌ．４２，Ｎｏ．５２０２０年９月　ＳＨＡＮＧＨＡＩＭＥＴＡＬＳ　Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ，２０２０１５　基金项目：山东省自然科学基金（ＺＲ２０１８ＭＥＭ００８）作者简介：陈鹏涛，男，主要从事金属基复合材料研究，Ｅｍａｉｌ：４７９７１１６１３＠ｑｑ．ｃｏｍ通信作者：曹梅青，女，讲师，博士，主要从事金属材料表面改性及金属基复合材料研究，Ｅｍａｉｌ：ｓｋｄｃｍｑ＠ｓｄｕｓｔ．ｅｄｕ．ｃｎ氩弧熔敷原位合成ＺｒＣＴｉＢ２增强铁基涂层的组织与性能陈鹏涛　曹梅青　吕　萧　仇楠楠（山东科技大学材料科学与工程学院，山东青岛　２６６５９０）【摘要】　为提高Ｑ２３５低碳钢的耐磨性能，以Ｚｒ粉、Ｔｉ粉、Ｂ４Ｃ粉和Ｆｅ粉为原料，采用氩弧熔敷技术在Ｑ２３５钢表面制备了ＺｒＣＴｉＢ２和ＺｒＣＴｉＢ２ＺｒＢ２增强铁基复合涂层。

利用光学显微镜（ＯＭ）、Ｘ射线衍射仪（ＸＲＤ）、电子探针（ＥＰＭＡ）、能谱仪（ＥＤＳ）、显微硬度计和摩擦磨损试验机对复合涂层的显微组织和性能进行分析。

结果表明：在Ｑ２３５钢表面成功制备出ＺｒＣＴｉＢ２和ＺｒＣＴｉＢ２ＺｒＢ２两种复合涂层，涂层与基体呈现良好的冶金结合。

当Ｚｒ∶Ｔｉ∶Ｂ４Ｃ的摩尔比为１∶２∶１时，熔敷层中的增强相主要为ＺｒＣＴｉＢ２；当Ｚｒ∶Ｔｉ∶Ｂ４Ｃ的摩尔比为２∶１∶１时，熔敷层中的增强相主要为ＺｒＣＴｉＢ２ＺｒＢ２，增强相呈针状和块状分布于基体中。

相比Ｑ２３５钢基体，复合涂层的显微硬度明显提高，摩擦因数明显降低，磨损失重减小，具有优异的耐磨性能。

【关键词】　氩弧熔敷　原位合成　ＺｒＣＴｉＢ２　ＺｒＣＴｉＢ２ＺｒＢ２　耐磨性ＭｉｃｒｏｓｔｒｕｔｕｒｅａｎｄＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＺｒＣＴｉＢ２ＲｅｎｉｎｆｏｒｃｅｄＦｅｂａｓｅｄＣｏｍｐｏｓｉｔｅＣｏａｔｉｎｇＩｎｓｉｔｕＳｙｎｔｈｅｓｅｄｂｙＡｒｇｏｎＡｒｃＣｌａｄｄｉｎｇＣＨＥＮＰｅｎｇｔａｏ　ＣＡＯＭｅｉｑｉｎｇ　ＬＹＵＸｉａｏ　ＱＩＵＮａｎｎａｎ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈａｎｄｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＱｉｎｇｄａｏＳｈａｎｄｏｎｇ２６６５９０，Ｃｈｉｎａ）【Ａｂｓｔｒａｃｔ】　ＦｅｂａｓｅｄｃｏｍｐｏｓｉｔｅｃｏａｔｉｎｇｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｂｙＺｒＣＴｉＢ２ａｎｄＺｒＣＴｉＢ２ＺｒＢ２ｐａｒｔｉｃｌｅｓｗｅｒｅｐｒｏｄｕｃｅｄｏｎｔｈｅＱ２３５ｓｔｅｅｌｂｙｍｅａｎｓｏｆａｒｇｏｎａｒｃｃｌａｄｄｉｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅｗｉｔｈｔｈｅｐｏｗｄｅｒｓｏｆＺｒ、Ｔｉ、Ｂ４ＣａｎｄＦｅ．ＴｈｅｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｃｏａｔｉｎｇｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄｂｙＯＭ，ＸＲＤ，ＥＰＭＡ，ＥＤＳ，ｍｉｃｒｏｈａｒｄｎｅｓｓｔｅｓｔｅｒａｎｄｆｒｉｃｔｉｏｎｗｅａｒｔｅｓｔｉｎｇｍａｃｈｉｎｅ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅＺｒＣＴｉＢ２ａｎｄＺｒＣＴｉＢ２ＺｒＢ２ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｃｏａｔｉｎｇｓｗｅｒｅｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙｐｒｏｄｕｃｅｄｏｎｔｈｅＱ２３５ｓｔｅｅｌ，ａｎｄｗｅｌｌｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌｌｙｂｏｎｄｅｄｔｏｔｈｅｓｕｂｓｔｒａｔｅ．ＴｈｅｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｐｈａｓｅｗａｓｍａｉｎｌｙＺｒＣＴｉＢ２ａｎｄＺｒＣＴｉＢ２ＺｒＢ２ｗｈｅｎｔｈｅｍｏｌａｒｒａｔｉｏｏｆＺｒｔｏＴｉｔｏＢ４Ｃｗａｓ１－ｔｏ－２－ｔｏ－１ａｎｄ２－ｔｏ－１－ｔｏ－１ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ，ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｐｈａｓｅｗａｓｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｉｎｔｈｅｍａｔｒｉｘｉｎｔｈｅｓｈａｐｅｓｏｆｎｅｅｄｌｅａｎｄｂｌｏｃｋ．ＣｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｍａｔｒｉｘｏｆＱ２３５ｓｔｅｅｌ，ｔｈｅｍｉｃｒｏｈａｒｄｎｅｓｓｏｆｔｈｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｃｏａｔｉｎｇｗａｓｏｂｖｉｏｕｓｌｙｉｎｃｒｅａｓｅｄ，ｔｈｅｆｒｉｃｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｗａｓｏｂｖｉｏｕｓｌｙｒｅｄｕｃｅｄ，ａｎｄｔｈｅｗｅｉｇｈｔｌｏｓｓｗａｓｒｅｄｕｃｅｄ，ｓｏｔｈｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｃｏａｔｉｎｇｓｈａｄｅｘｃｅｌｌｅｎｔｗｅａｒｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ．【Ｋｅｙ　Ｗｏｒｄｓ】　ａｒｇｏｎａｒｃｃｌａｄｄｉｎｇ，ｉｎｓｉｔｕｓｙｎｔｈｅｓｉｓ，ＺｒＣＴｉＢ２，ＺｒＣＴｉＢ２ＺｒＢ２，ｗｅａｒｒｅｓｉｓｔａｎｃｅＱ２３５钢因价格低廉，具有良好的塑性、韧性、焊接性，一定的强度，在工程结构中得到了广泛的１６上　海　金　属　第４２卷应用，其用量约占总用钢量的７０％［１］。

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关键词：氩弧熔覆；显微组织；显微硬度；耐磨性
中图分类号： TG174.4
文献标识码：A
文章编号：1000-8356(2012)06-0674-03
Investigation on Wear Resistance of Fe-based Alloy Coating Prepared by Argon Arc Cladding on Q235
图 3 熔覆涂层显微硬度分布曲线 Fig.3 Microhardness distribution of cladding layer
2.3 涂层的耐磨性能分析低碳钢试样经氩弧熔覆处理前后的磨损试验结果
如表1所示。可以看出，Q235钢表面氩弧熔覆铁基合金粉末后，涂层具有优良的耐磨性，约为Q235钢基体耐磨性的8倍。由于B、Si能与合金中的Fe、Cr、Ni等生成多种金属间化合物以及硼碳化物，以硬质相弥散分布在合金中，这些硬质相硬度极高，从而提高了熔覆层合金的硬度和耐磨性，对熔覆层有硬化、强化作用。
摘要：利用氩弧熔覆技术，选择合适的工艺参数，在 Q235 钢材表面熔覆了铁基合金耐磨涂层。通过金相显微镜和 SEM 分析了熔覆涂层的显微组织，并测试了涂层的显微硬度和耐磨性。结果表明，在 Q235 钢表面制备了以马氏体组织和 γ(Fe-Cr-Ni-C)合金固溶体为基体，以(Cr，Fe)7C3、Fe3C、Fe2B 等化合物为增强相的合金涂层；涂层的显微硬度可达 600 HV；涂层的耐磨性较基体提高近 8 倍。在低碳钢表面熔覆一层耐磨材料，既保留了低碳钢较高的塑、韧性，又提高了表面层的硬度和耐磨性。
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FOUNDRY TECHNOLOGY
Vol. 33 No. 6 Jun. 2012
几乎没有什么变化，维持在200 HV左右，说明熔覆时的稀释率较小。结合层处硬度开始有所上升，达到276 HV。由于结合层为奥氏体平面晶，没有共晶体、碳化物和硼化物析出，硬度较低。熔覆层底部是固溶体区，马氏体组织和γ-(Fe-Cr-Ni-C)合金固溶体相的混合组织中存在着少量的花状和枝晶状的共晶体，硬度也不高。从熔覆层中部到表面，硬度持续增加，越接近熔覆层表面，硬度越大。近表层为等轴晶，析出较多的碳化物、硼化物高硬度的块状、条状共晶体，硬度达到600 HV，大约是基体硬度的3倍。
覆了铁基合金，能实现基体和熔覆层冶金结合，且具有良好的成型性。本文利用氩弧熔覆技术在Q235基体表面制备了铁基合金涂层，并对合金涂层的成分、组织和性能进行了分析，为实际生产应用提供理论依据。
1 试验方法
1.1 试验材料试验用基体材料为Q235钢，试样尺寸为60 mm×60
mm×6 mm，表面除油除锈。熔覆材料为Fe-Cr-Si-B合金粉末，其成分w(%)为：20 Cr，2.9 C，2 W，5 Ni，2.5 Si，1.2 Mn，1 B，其余为Fe。用水玻璃将Fe基粉末调成糊状, 均匀涂敷于试样表面, 厚度约2.5 mm, 并置于220 ℃箱式电阻炉中烘干。 1.2 熔覆工艺
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铸造技术 FOUNDRY TECHNOLOGY
●材料保护及表面工程 Materials Protection and Surface Engineering ●
Vol. 33 No. 6 Jun. 2012
Q235 钢氩弧熔覆铁基合金涂层的耐磨性研究
郭国林 1，张娜 2，王俊杰 1，李刚 2 (1.常熟理工学院机械工程学院，江苏常熟 215500；2.华北水利水电学院机械学院，河南郑州 450011)
பைடு நூலகம்
构件表面磨损失效是工程结构常见的失效形式之一，每年因磨损、报废或更换零部件所造成直接和间接经济损失约占国民经济总产值的4%［1］。振动分析筛广泛应用于冶金、建材、化工、耐火、水泥、粮食、食品等各行各业中，因其工作环境恶劣，磨损破坏严重，致使其使用寿命太短。在低碳钢筛板表面熔敷一层耐磨合金层，既保留了低碳钢塑、韧性极佳的优点，又增强了其表面耐磨、耐冲击的能力，具有较好的经济性。在金属材料表面改性处理技术中，氩弧熔有热量集中，保护效果好，设备简单，操作灵活等优点，因此氩弧熔覆技术成为近几年表面工程研究热点之一。杨莉教授研究了钨极氩弧硬化工艺参数对硼铸铁表面组织和性能的影响［2］。汪选国通过试验研究了电弧电流、电压以及熔覆速度对涂层的组织及硬度的影响［3］。文献［4~10］在普通碳钢表面氩弧熔
Abstract： By plasma cladding technology，a wear resistant coating with Fe-based alloy was prepared on the surface of Q235 steel. The microstructure of the bonding coating was investigated by optical microscope and scanning electron microscope. The microhardness and wear resistance performance of the coating was tested. The results show that the alloy coating on the surface of Q235 is conposed of the matrix of martensitic structure and γ- (Fe-Cr-Ni-C) alloy solid solution，and the reinforcing phases of (Cr, Fe)7C3/Fe3C/Fe2B and other compounds. The microhardness of the coating can reach 600 HV and the wear resistance is about 8 times higher than that of Q235 steel substrate. When deposited a wear-resistant layer on the surface of mild steel, the high plasticity and ductility of mild steel can be preserved, and the hardness and wear resistance of the cladding layer can also be improved greatly. Key words： argon arc cladding; microstructure; microhardness; wear resistance
试样类型基体
熔覆层
表 1 磨损试验结果 Tab.1 Wear test results 磨损前质量/mg 磨损后质量/mg
状、块状析出相组成。能谱分析表明，熔覆合金层的基体为马氏体组织和γ-(Fe-Cr-Ni-C)合金固溶体相。［12］熔
Fe)7C3、Cr23C6、Fe3C、Fe2B、Mn2B、Fe3Si等碳化物、硼化物以及金属间化合物析出相。［13］
覆合金中之所以会形成马氏体，是因为Ni是形成和稳 2.2 涂层的硬度测试
2 试验结果与分析
2.1 涂层组织分析图1为氩弧熔覆涂层横截面的金相组织。可以看
出，基体材料的组织为珠光体+铁素体，由于基体材料为Q235，含碳量仅为0.2%，珠光体的立体形态为铁素体薄层和渗碳体薄层交替重叠的层状混合物。熔覆层表面组织比较细小、致密、均匀，无裂纹等缺陷。熔覆层与基材界面处是宽度约为3 μm 的白亮区，它是基材表面微熔区以平面晶的形态生长形成的，表明熔覆层与基体实现了冶金结合。界面结合处之所以呈白亮色，是因为低碳钢基体固溶了大量的Cr，极易耐蚀的结果。由熔覆层金相组织可知，采用这种配比的铁基合金粉末，对Q235钢表面进行氩弧熔覆处理所得熔覆层表面和内部无气孔、裂纹等缺陷。
图 1 基体和熔覆层显微组织 Fig.1 Microstructure of substrate and cladding layer
图2熔覆层表面的SEM照片观察到，熔覆层表面的以马氏体为主，其余为γ-(Fe-Cr-Ni-C)合金固溶体，同
过共晶区由比较致密的放射状基体组织和大量的条时含有少量的奥氏体。白亮色条状和块状物相为 (Cr，
GUO Guo-lin1, ZHANG Na2, WANG Jun-jie1, LI Gang2
(1.School of Mechanical Engineering, Changshu Institute of Technology, Changshu 215500, China; 2.School of Mechanical Engineering, North China University of Water Resources and Electric Power, Zhengzhou 450011, China)
熔覆层组织可以分为固溶体带、亚共晶区、共晶区和过共晶区。界面前沿是一条固溶体带，紧挨固溶体带的是亚共晶区，以树枝状和块状固溶体初晶为标志。中间的共晶区主要由固溶体和碳化物、硼化物组成。熔覆层的表面是过共晶区，由γ固溶体和大量的块状的碳化物、硼化物强化相组成。 γ固溶体中分布着各种金属间化合物以及碳化物、硼化物的共晶体。［11］
收稿日期：2012-03-05；
修订日期：2012-04-10
基金项目：江苏省科技支撑计划资助项目 (BE2011048)
作者简介：郭国林(1976- )，男，山西晋城人，讲师，硕士. 主要从事材料表