等离子堆焊碳化钨强化镍基合金组织与性能研究_夏厚福

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DALIAN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

颀士莩位坨文

MASTERAL DISSERTATION

等离子堆焊碳化钨强化镍基合金组织与性能研究学科专业———材料加工工程

作者姓名?

指导教师?M_一

答辩日期2014年6月

硕士学位论文

等离子堆悍碳化钨强化镍基合金

组织与性能研究

Microstructure and Wear Behavior of Ni-based Hardfacing Reinfored With Tungsten Carbides by PTAW

作者

姓名:

夏厚福

学科、

专业:

材料加工工程

学

号:

21105051

指导

教师:

邓德伟

完成

曰期:

2014年5月

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Dalian University of Technology

大连理工大学学位论文独创性声明

作者郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下进行研究

工作所取得的成果。尽我所知,除文中已经注明引用内容和致谢的地方外,

本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果,也不包含其他已申请

学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献

均巳在论文中做了明确的说明并表示了谢意。

若有不实之处,本人愿意承担相关法律责任。

学位论文题目:M HiSf扉柳tMM觀_fl

作者签名: 夏谣搞日期:TWf年/月夕日

大3?理工大学硕士学位论文

摘要

为了提高材料表面耐磨性,通常在其表面堆焊耐磨合金,有时为了获得特殊的性能,

如高的耐应力磨损性能,可添加硬质合金粒子进行强化。对镍基合金而言,常添加的硬

质粒子为碳化钨。其原因为:一方面碳化钨具有高的耐腐蚀性、高硬度、高熔点、可焊

性好、具有一定的塑性变形等特点;躬一方面镍基合金与碳化钨颗粒之间有较好的润湿

性。本课题选用等离子堆焊技术,其原因为:等离子堆焊技术具有稀释率和变形小、焊

道平整、工艺稳定、冶金结合好、致_无缺陷、易于实现自动化等优点。

本文来用等离子堆焊技术在奥氏体不锈钢钢板表面堆焊碳化钨强化镍基耐磨合金,

使用光学显微镜(0M)、带能谱分析的扫描电子显微镜(SEM)、电子探针(EPMA)、X射线

衍射仪(XRD)、X射线荧光光谱分析伩(XRF)、红外碳硫分析伩、显微硬度计、磨损试验

机等设备研宄合金堆焊层的显微组织和耐磨性能。

研究了堆焊电流对镍基合金堆掉层组织与性能的影响。结果表明.随着堆焊电流的

增大’堆焊层中的枝晶组织变得越来越不明显,堆焊层中依次出现鱼骨状组织、羽毛状

组织和点状群落组织,并且硬度也随之降低。

研究了添加不同含量和形状碳代钨强化镍基合金堆焊层组织与性能。在显微组织方

面,随着碳化钨含量的增加,堆焊肩中出现了针状、块状、条状及骨架状组织,并且均

含有W元素;在耐磨性能方面,随着1碳化钨添加量增大,合金堆焊层的耐磨性能也随之

提高,且球形碳化钨的强化效果优予不规则碳化钨。

研宄了堆焊电流对碳化钨强化镍基合金堆焊层组织与性能的影响。堆焊电流不同,

元素凝固时扩散程度也不同,最终导致堆焊层中出现不同形态的组织。在耐磨性能方面,

堆焊层的耐磨性并不是堆焊电流的单调函数,它与电流及试验载荷大小相关。同时,在

堆焊层中观察到了不同程度溶解的破化钨,这些溶解的碳化钨进入到镍基合金基体中,

与基体中元素进行反应,形成各种不同形状的复杂化合物,并且随着堆辉电流的增大,

碳化钨溶解现象越来越明显。

关键词:等离子堆焊;镍基耐磨合金;碳化钨;显微组织:耐磨性等离子堆焊碳化钨强化镍基合金组织与性能研宄

Studies on Microstructure and Properties of Ni-based Hardfacing

Reinforeced With Tungsten Carbides by PTAW

Abstract

In order to improve the surface wear resistance, the abrasion-resistant alloy was

deposited on the surface of material. Sometimes for special performance, such as high stress

abrasion resistance, it can be adding carbide particle in it. For the Ni-based hardfacing, the

carbide particle usually was tungsten carbides. There are some reasons for this. On the one

hand, the tungsten carbides has high corrosion resistance,

high hardness, high melting point,

good weldability and plastic deformation. On the other hand, the Ni-based alloy has good

wettability with tungsten carbides. It adopts plasma transferred arc welding (PTAW) in this

paper, the reason is that it has lower dilution and deformation, good weld formation, process

stability, easy to realize automation, excellent bonding with substrate and dense and

defect-free deposits.