【正文】 、稀釋率高。但堆焊層數(shù)較多時(shí)，易導(dǎo)致開裂和剝離，為此常對(duì)工件采取預(yù)熱和緩冷措施，預(yù)熱溫度由堆焊部位的剛性等因素確定。氧 乙炔焰堆焊所用 的設(shè)備簡(jiǎn)單，可以隨時(shí)移動(dòng)，操作工藝簡(jiǎn)單、靈活、成本低，所以得到較為廣泛的應(yīng)用，尤其是堆焊需要較少熱容量的中、小零件時(shí)，具有明顯的優(yōu)越性 [5]。但為了增加熔敷率，降低母材稀釋率，二者之間也存在差別，即自動(dòng)埋弧堆焊希望在不降低生產(chǎn)率的條件下獲 得最小的溶深。這個(gè)彈性外殼可靠地將堆焊熔池隔絕于空氣。埋弧堆焊需焊劑覆蓋，只能在水平位置堆焊，適用于形狀規(guī)則且堆焊面積大的焊接件 [5]。氬氣不溶于金屬，避免了堆焊層中出現(xiàn)氣孔等缺陷。 熔化極氣體保護(hù)電弧堆焊用的氣體有 CO2 、 Ar 及混合氣體，和一般熔化極氣體保護(hù)焊工藝沒有實(shí)質(zhì)的區(qū)別。 自保護(hù)電弧堆焊采用專用藥芯焊絲，堆焊時(shí)，不需外加保護(hù)氣體。等離子弧具有熱壓縮效應(yīng)、機(jī)械壓縮效應(yīng)、和電磁壓縮效應(yīng)的特點(diǎn)。熔化極氬弧焊為 10000～14000K，鎢極氬弧焊為 9000～ 10000K。 （ 3） 等離子弧具有可控性 [5] 4 高頻感應(yīng)堆焊 高頻感應(yīng)堆焊是靠高頻電流加熱熔化堆焊材料而形成堆焊層的方法。 高頻感應(yīng)堆焊是靠高頻感應(yīng)電流加熱工件與堆焊材料 ， 堆焊材料的熔化溫度要比被堆焊零件的熔化溫度低 150～ 200℃ 。 高頻感應(yīng)堆焊以其顯著的 工藝特點(diǎn)引起國(guó)內(nèi)外的普遍重視與發(fā)展： （ 1） 熔深淺、稀釋率低，以滿足零件對(duì)特殊性能的要求 . （ 2） 加熱快，效率高，易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化生產(chǎn)。我國(guó)近年來研究的高鉻鑄鐵型機(jī)械粉碎混合型合金粉末，其價(jià)格只有定型堆焊 粉末合金的 1/5～ 1/6，而兩者的耐磨性相仿。 堆焊的應(yīng)用現(xiàn)狀及前景 堆焊技術(shù)作為焊接領(lǐng)域中的一個(gè)重要分支，就其應(yīng)用范圍而言，它廣泛應(yīng)用于汽車、拖拉機(jī)、冶金機(jī)械、礦山機(jī)械、煤礦機(jī)械、動(dòng)力機(jī)械、石油化工設(shè)備、建筑 設(shè)備、電力設(shè)備、運(yùn)輸設(shè)備以及工具模具及金屬工件的制造與維修領(lǐng)域。例如， 30CrMnSi、 40CrMn 等低合金鋼，由于合金含量低，所以具有良好的塑性、韌性和抗裂性，在恢復(fù)軋輥尺寸和打底層方面具有重要的作用； 3Cr2W 3Cr5Mn2MoSi 等熱作模具鋼，具有良好的耐磨性和耐熱疲 5 勞性能，已廣泛應(yīng)用于軋機(jī)、板帶及各 種類型軋機(jī)的開環(huán)軋輥的堆焊； Cr18Ni8MnCr16Ni8Mn Cr20Ni10Mn6 等奧氏體加工硬化不銹鋼，由于加工硬化效果顯著，在使用過程中硬度大大增加，加之它的熱穩(wěn)定性和抗氧化性均較高，因此，在深孔軋輥的孔型堆焊中取得了很好的效果。同時(shí)，國(guó)外開發(fā)的具有 這種功能的過渡層材料有瑞士的 ToTIG690、英國(guó)的 METROD309S92以及日本的 DW309L 等。 堆焊不僅可以修復(fù)舊的金屬零件，而且可以在金屬工件表面形成復(fù)合層，使其具有特殊的性能，從而達(dá)到延長(zhǎng)工件使用壽命、降低成本和改進(jìn)工作設(shè)計(jì)的效果。 采用堆焊技術(shù)制造機(jī)械零件時(shí)，不僅可以發(fā)揮零件的綜合技術(shù)性能和金屬材料的工作潛力，還能節(jié)約大量 的貴重金屬。 另外，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，為了提高及穩(wěn)定堆焊質(zhì)量，國(guó)外已開始建立堆焊專家系統(tǒng)，如德國(guó)建立的堆焊專家系統(tǒng)，可根據(jù)零件磨損程度和磨損形式及母材成分來確定母材是否適宜堆焊、是否需要過渡 層，并能夠選擇堆焊材料和確定堆焊工藝?？疾於押笇有阅苤饕菧y(cè)試其硬度 ，通過不同的組織狀態(tài) :亞共晶、共晶和過共晶的耐磨性比較，分析 化學(xué)成分，組織狀態(tài)，機(jī)械性能 (主要指硬度 、 耐磨性 )之間的關(guān)系。 實(shí)驗(yàn)材料的選取 實(shí)驗(yàn)材料的選取依據(jù) 任何雙金屬?gòu)?fù)合材料，只有當(dāng)它和單一材料結(jié)構(gòu)相比成本顯得更低，某些性能或者綜合性能有所改進(jìn)時(shí)才是有用的。因此，為了保證雙金屬?gòu)?fù)合材料具有良好的工作狀態(tài)，理想的復(fù)合材料表面應(yīng)具備高的耐磨損、耐腐蝕性能，而基體材料必須具有良好的韌性和塑性。綜上所述，利用高鉻鑄鐵的優(yōu)異抗磨能力和碳鋼的優(yōu)良韌性的特點(diǎn)，采用高鉻鑄鐵 /碳鋼復(fù)合的辦法制造篩板。高 8 鉻鑄鐵中碳、鉻是決定組織中碳化物數(shù)量和形態(tài)的最主要因素，同時(shí)其含量對(duì)基體組織也有相當(dāng)?shù)挠绊憽? 高鉻鑄鐵堆焊合金中含碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高 ,碳化物越多 ,硬度越高 ,抗磨性越好。但 Cr 元素的加入量不是越多越好，它應(yīng)與 C 元素有適當(dāng)?shù)谋壤P(guān)系才能明顯地改善堆焊層的耐磨性，而超過適當(dāng)?shù)姆秶阅懿粫?huì)明顯提高，有時(shí)反而下降。 綜上所述，為更好的研 究亞共晶、共晶和過共晶高鉻鑄鐵的性能，因此確定高鉻鑄鐵C、 Cr 含量如下： C： %～ %， Cr： 16%～ 41%?？梢姟⒑竸?duì)合金粉末層的熔化過程有著顯著的影響。另外，由于粉末層較早導(dǎo)通，使最高溫度區(qū)較快的移到粉末層中，因而堆焊層界面和基體處的溫度也就相應(yīng)低一些，加上加熱時(shí)間短，因而基體熔化的程度也就較低。硼砂在 741℃ 熔化，在液態(tài)下分解成硼酐和偏硼酸鈉。熔劑中硼酐含量多時(shí)，可以降低熔劑的熔點(diǎn)，另外硼酐能減小硼砂的表面張力，改善其流動(dòng)性，促進(jìn)硼砂熔劑的鋪展。熔劑中加人少量硅鈣的目的是進(jìn)一步增加脫氧效果 [2],[6]。 實(shí)驗(yàn)設(shè)備 及材料 GP100C3 高頻感應(yīng)加熱爐， OLYMPUS BH2 金相 顯微鏡 采集系統(tǒng) ， HR150 型 洛氏硬度 計(jì)， 砂輪打磨機(jī)，砂紙（ 100、 200、 400、 600、 800、 1000）， 拋光機(jī)，Q235 鋼板，合金粉末。 （ 4） 觀察 金相和硬度測(cè)試 試樣 烘干后 ，在 OLYMPUS BH2金相顯微鏡采集系統(tǒng) 上，分別以 100倍、 200倍、 500倍 分別 對(duì)試樣 母材、 復(fù)合界面和堆焊表面進(jìn)行 觀察并拍照。 在實(shí)際生產(chǎn)中 ，含碳量小于 %的亞共析鋼和含碳量大于 %的過共析鋼在鑄造、熱扎、鍛造后的空冷，焊縫或熱影響區(qū)的空冷，或當(dāng)加熱溫度過高并以較快速度冷卻時(shí)，先共析鐵素體或先共析滲碳體從奧氏體晶界沿奧氏體一定晶面往晶內(nèi)生長(zhǎng)并呈針片狀析出。 魏氏組織的形成與鋼中含碳量、奧氏體晶粒大小、及冷卻速度有關(guān)。 研究表明，對(duì)于亞共析鋼，當(dāng)奧氏體晶粒細(xì)小時(shí)，只有含碳量在 ～%的狹窄范圍內(nèi)，冷卻速度較快時(shí)才能形成魏氏組織。 魏氏組織是鋼的一種過熱缺陷組織。 碳化物含量（ %） =（ %C） +（ %Cr）=%,由于試樣在高頻 堆焊 后直接空冷，因此其基體組織主要為奧氏體。 Cr/C約為 9，大部分共晶碳化物形態(tài)為斷續(xù)網(wǎng)狀的 73MC型共晶碳化物，碳化物含量（ %）為 %，與 1號(hào)試樣相比，由于共晶碳化物數(shù)量增加，因此硬度提高， HRC為 ，碳化物數(shù)量增加后，高硬抗磨骨架相增多，所以 2號(hào)試樣的耐磨性較 1號(hào)試樣有所提高 [1],[3]。因此，硬度提高 ,HRC約為 ，與亞共晶高鉻鑄鐵相比，抗磨性能有所提高。粗大六方柱狀抗磨相的出現(xiàn)，使試樣的抵抗低應(yīng)力磨料磨損性能大大提高 [9],[10]。因此，其硬度有所提高 約為 ，耐磨性增強(qiáng) 。 圖 6號(hào)試樣的金相組織 Metallographic structure of sample 7號(hào)試樣合金復(fù)合層碳當(dāng)量 CE為 %， 為過共晶高鉻鑄鐵，組織為過共晶組織。兩者綜合作用的結(jié)果，使復(fù)合層硬度基本維持不變 ，耐磨性能基本維持不變 [11],[13]。 （ 3）過共晶高鉻鑄鐵具有很好的抗磨料磨損性能 ，與共晶高鉻鑄鐵相比其硬度有顯著提高。 （ 5） （ ) 7C3硬質(zhì)相主要起抗磨損的骨架作用 ,韌性好的基體在提高抗裂紋形成和擴(kuò)展能力的同時(shí) ,對(duì)硬質(zhì)相還起到可靠的支撐作用。在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間要求提高動(dòng)手能力和實(shí)驗(yàn)分析能力。統(tǒng)計(jì)資料表明 :在失效的機(jī)械零件中 ,大約有 75%～ 80%屬于磨損。考察堆焊層性能主要是測(cè)試其硬度，通過不同的組織狀態(tài) :亞共晶、共晶和過共晶的耐磨性比較，分析化學(xué)成分，組 織狀態(tài)，機(jī)械性能 (主要指硬度、耐磨性 )之間的關(guān)系。 指導(dǎo)教師： 學(xué) 生： 2021 年 4 月 5 日 23 附件 5： 鄭州大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）成績(jī)?cè)u(píng)定表 學(xué)院：材料科學(xué)與工程學(xué)院 班級(jí)： 2 姓 名 楊麒 學(xué)號(hào) 20210850226 總成績(jī) 題目 高 鉻鑄鐵高頻堆焊工藝及性能的研究 指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ) 評(píng)定成績(jī)： 簽名： 年 月 日 評(píng) 閱 人 評(píng) 語(yǔ) 評(píng)定成績(jī)： 簽名： 年 月 日 答 辯 小 組 評(píng) 語(yǔ) 答辯組成員簽名 答辯成績(jī)： 組長(zhǎng)簽名： 年 月 日 注：設(shè)計(jì)（論文）總成績(jī) =指導(dǎo)教師評(píng)定成績(jī) （ 30%）＋評(píng)閱人評(píng)定成績(jī)（ 30%）＋答辯成績(jī)（ 40%） 24 外文翻譯 等離子弧表面堆焊處理后鐵基合金的磨損性能 摘要 兩 種 鐵基氣體霧化粉末，擬作為變質(zhì)合金（ armacor M 和 armacor C） ， 用等離子弧焊堆焊與材料表面 ， 隨后用 X 射線衍射，顯微電子掃描和顯微硬度方法對(duì)堆焊層性能進(jìn)行測(cè)試。兩種堆焊層的 滑動(dòng)耐磨性 具有相同的趨勢(shì)。 關(guān)鍵詞 ： 等離子轉(zhuǎn)移弧 。有幾 種堆焊方法 ，但 堆焊時(shí)在實(shí)際凝固條件下他們的固態(tài)相變并不完全相同。用熱噴涂或焊接 處理的表面層最初 主要是晶狀體 。當(dāng)一個(gè)方向磨損導(dǎo)致 非晶基體結(jié)合大體積分?jǐn)?shù) 沿磨損方向排列的須狀晶體，任意幾個(gè)方向上的磨損導(dǎo)致完全的非晶表面 25 層。用于等離子弧表面堆焊的兩種 鐵基氣體霧化粉末 armacor M和 armacor C 以及對(duì)他們的磨損性能進(jìn)行評(píng)估。我們可以得到 armacor C 粉末的初始相是γ F e,而 armacor M 的是α Fe. 表 1 原料粉末的性能 Armacor C Armacor M 成分（ wt%） Fe: Fe: Cr:30～ 32 Cr: Ni:17～ 19 B: Mo:～ Si:2 B:～ Si:最高為 Cu:～ Si:～ Co:～ 11 形狀 球形 球形 金相組織 γ F e Cr2B α Fe 尺寸（μ m） 106～ 180 106～ 180 密度（ g/cm） 使用從日本 松本機(jī)械有限公司 進(jìn)口的手工等離子弧焊機(jī)進(jìn)行焊接實(shí)驗(yàn)。在參考文獻(xiàn) [19,20]中能夠看到 Sugaru磨損試驗(yàn)機(jī) 的圖片。 平均線速度 為 ， 總滑動(dòng)距離為 202 米 。 海灘沙子被篩至 。用于 磨料磨損 實(shí)驗(yàn)的樣品尺寸為 30mm 60mm 18mm (t). 滑動(dòng)磨損試驗(yàn) 在室溫（約 24℃）下 用沒有加 潤(rùn)滑 油的針－磁盤磨擦計(jì)來評(píng)價(jià)樣品抗干滑動(dòng)磨損的性能。三個(gè)小時(shí)的重量損失試驗(yàn)后，探針重量最后達(dá)到 。 用常規(guī)的顯微硬度測(cè)試機(jī)測(cè)量涂層的硬度數(shù)據(jù)，在涂層表面磨損截面上加載 5kg 的力。用掃描速度為 1176。圖 1 顯示了 ArmacorC 和 ArmacorM 等離子弧焊涂層典型的橫截面形狀。 組織由鑲嵌在鐵基體上的硼化物硬質(zhì)相構(gòu)成。 有意思的是 ，長(zhǎng)條形 硼化物顆粒的排列方向是不同的。涂層 X 射線 衍射 光譜與以前的研究相同[16,17]. 28 圖 1，用等離子弧焊加工的涂層表面截面的電子顯微圖顯示： Armacor C 涂層中的 硼化物比 Armacor M 涂層的更細(xì)小。 正如人們預(yù)料的， Armacor M 粉末涂層抗 兩體和三體磨料 磨損的性能都高于 Armacor C 涂層 .對(duì)于兩種涂層來說， 兩體磨料造成的損壞遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于三體磨料磨損 。從圖 2 中我們可以看出 Armacor C 粉末涂層的擦痕比 Armacor M 粉末涂層的更