【正文】 . 9 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及材料 ........................................................................................................... 9 實(shí)驗(yàn)步 驟 ....................................................................................................................... 9 3. 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論 ..................................................................................................................... 11 母材組織分析 ................................................................................................................... 11 復(fù)合層化學(xué)成分和硬度關(guān)系的分析 ............................................................................... 12 4 結(jié)論 .......................................................................................................................................... 17 參考文獻(xiàn) ...................................................................................................................................... 18 附件 1 ........................................................................................................................................... 18 附件 2 ........................................................................................................................................... 20 附件 3 ........................................................................................................................................... 21 附件 4 ........................................................................................................................................... 22 附件 5 ........................................................................................................................................... 23 外文翻譯 ...................................................................................................................................... 24 外文原文 ...................................................................................................................................... 36 II 致謝 .............................................................................................................................................. 43 1 1 概述 研究的目的及意義 目前 ,機(jī)械零件大多數(shù)是用金屬材料制造的 ,在使用過程中會發(fā)生磨損 .隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展 ,機(jī)械零件經(jīng)常在異常復(fù)雜和苛刻的條件下工作 ,大量的機(jī)械零件往往因磨損 ,腐蝕或磨蝕而報(bào)廢 .這就要求在高溫高壓、承受較大載荷以及氧化、磨蝕等工作條件下的機(jī)械裝備表面具 有良好的耐磨、耐腐蝕、耐高溫和抗氧化等性能 。 另外，對于 篩板、襯板、鄂板等這些采用高硬度材料制造的耐磨件，不僅生產(chǎn)成本高，而且脆性大，因而在強(qiáng)烈沖擊載荷條件下使用時(shí)受到限制。目前應(yīng)用最為廣泛的是手工電弧堆焊和氧 乙炔焰堆焊。 氧 乙炔焰堆焊 氧 乙炔火焰是一種多用途的堆焊熱源，火焰溫度較低（ 3050～ 3100℃ ），而且可以調(diào)整火焰能率，能獲得非常小的稀釋率（ 1%～ 10%）。 在自動埋弧堆焊過程中，堆焊工件和焊絲在堆焊電弧的高溫作用下被局部和全部熔化。 3 氣體保護(hù)電弧堆焊 氣體保護(hù)電弧堆焊可分為很多種，主要包括鎢極氬弧堆焊、熔化極氣體保護(hù)電弧堆焊和自保護(hù)電弧堆焊。 CO 2 氣體保護(hù)電弧堆焊成本低，但堆焊質(zhì)量差，只適合對堆焊性能要求不高的零件。這三種壓縮效應(yīng)對電弧的作用，使電弧受到強(qiáng)制壓縮而產(chǎn)生等離子弧。高頻堆焊時(shí)，加熱溫度略高于堆焊材料的熔化溫度，略低于基體金屬的熔化溫度。高頻感應(yīng)堆焊加熱集中，生產(chǎn)效率高，每小時(shí)可堆焊金屬 6kg 以上，并可實(shí)現(xiàn)一次堆焊單道、雙道、多道焊層，這是其他堆焊工藝所不可能相比的。 目前，軋輥堆焊在堆焊領(lǐng)域中已占有很大比重，幾乎所有的大、中型鋼廠都有軋輥堆焊能力。對使用溫度高、堆焊難度更大的模具，常采用鎳基過渡材料。例如，一般熱鍛模采用 5CrMnMo 或 5CrNiMo 等合金鋼整體模制造，而我國有的單位已成功應(yīng)用 45Mn2 鑄鋼作為熱鍛模基體、采用電渣堆焊合金材料來制造，從而大量節(jié)約了貴重的 Ni、 Mo 等合金元素。 7 2 實(shí)驗(yàn)過程 高頻堆焊工藝的選擇是制備出良好試樣的關(guān)鍵，在某種程度上直接對試驗(yàn)的準(zhǔn)確性產(chǎn)生重要的影響。此外，復(fù)合材料整體需要有優(yōu)良的焊接、鉚接及沖壓等工藝性能，并有不易被氧化、腐蝕和難以生成有害表面膜等特點(diǎn)。應(yīng)用的高鉻鑄鐵含碳量一般為 2% ~ 4%，含鉻量為 15% ~ 40%，如此高的含鉻量是因?yàn)樘?、鉻原子間鍵結(jié)合強(qiáng)度高于碳、鐵原子鍵結(jié)合強(qiáng) 度。鉻與碳的比值 Cr/C，影響鑄鐵中 73MC型碳化物的相對數(shù)量。 在焊劑加入量相同的情況下 ，焊劑活性溫度越低，強(qiáng)活性組分含量越高，則堆焊速度越快，稀釋度越低。硼砂去除氧化膜的作用仍是基于硼酐與金屬氧化物形成易熔的硼酸鹽，但分解形成的偏硼酸鈉 能與硼酸鹽形成熔點(diǎn)更低的復(fù)合化合物，從而能更有效地清除氧化膜。 試驗(yàn)?zāi)康?、方法及步驟 試驗(yàn)?zāi)康募胺椒? 本實(shí)驗(yàn)主要是采用高頻堆焊的方 法，在 Q235 普通碳素結(jié)構(gòu)鋼母材上堆焊不同成分的合金粉末，對焊后形成的亞共晶、共晶、過共晶組織進(jìn)行金相分析，并測量堆焊層的硬度，由于硬度與耐磨性成正比，故可用其硬度來評價(jià)不同組織高鉻鑄鐵堆焊層的耐磨性能。 用 洛氏 硬度計(jì)測試 堆焊層 硬度，每個(gè)試樣打 5次，讀數(shù)，去掉差別大 的數(shù)據(jù) 后，取平均值。只有在較快冷卻速度和一定碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍內(nèi)才能形成魏氏組織。它使鋼的機(jī)械性能 ，特別是沖擊韌性和塑性有顯著降低，并提高鋼的 脆性轉(zhuǎn)折溫度，因而容易使鋼發(fā)生脆性斷裂。 圖 2號試樣的金相組織 Metallographic structure of sample 3號試樣復(fù)合層碳當(dāng)量 CE約為 %， 為共晶高鉻鑄鐵，組織為共晶組織。 圖 4號試樣的金相組織 Metallographic structure of sample 5號試樣復(fù)合層碳當(dāng)量 CE約為 %， 為過共晶高鉻鑄鐵，組織為過共晶組織。 碳化物含量（ %） 約為 %，一方面，由于其 Cr含量較高，降低了馬氏體 轉(zhuǎn)變溫度， Ms點(diǎn)較低，增加了組織中的殘余奧氏體量。在過共晶成分的高鉻鑄鐵中，持續(xù)增加其 C、 Cr含量時(shí)硬度有所提高，但變化不大。 特 色 通過采用雙金屬復(fù)合，同時(shí)滿足機(jī)械零件對韌性和耐磨性的要求。 3 研究工作進(jìn)度 安排 序號 時(shí)間 內(nèi)容 1 2021 年 10 月 — 12 月 查閱資料 2 2021 年 1 月 寫文獻(xiàn)綜述 3 2021 年 1 月 外文翻譯 4 2021 年 3 月 — 4 月 15 日 高頻堆焊試驗(yàn) ， 磨、拋光、腐蝕試樣 拍金相照片 5 2021 年 5 月 畢業(yè)論文的撰寫 6 2021 年 5 月 畢業(yè)論文的修改 7 2021 年 6 月 10 日 畢業(yè)論文的打印、裝訂 8 2021 年 6 月 11 日 畢業(yè)論文的答辯 4 參考文獻(xiàn)： [1] 吳振卿，張治青 . 高鉻鑄鐵復(fù)合耐 磨層耐磨性能的研究 . 鑄造設(shè)備研究 , 2021 .2 [2] 沙成斌，湯文博 ，孫玉福 ，劉榮，崔金鶴 . 熔劑對高頻熔覆耐磨覆層工藝性能的影響 . 熱加工工藝； 2021 年第 35 卷第 15 期 [3] 王娟 . 表面堆焊及熱噴涂技術(shù) . 北京：化學(xué)工業(yè)出版社 , [4] 楊威 魏建軍 黃智泉 . Fe—Cr—C 系高碳高鉻耐磨堆焊合金微觀組織分析 . 焊接學(xué)報(bào)2021 年 3 期 指導(dǎo)教師： 學(xué) 生： 2021 年 1 月 5 日 21 附件 3： 鄭州大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )計(jì)劃進(jìn)程表 （ 由 學(xué)生填寫 ） 學(xué)生姓名 楊麒 學(xué)號 20210850226 教師姓名 吳振卿 職稱 教授 題 目 高鉻鑄鐵高頻堆焊工藝及性能的研究 周 次 工 作 內(nèi) 容 18 周 910 周 1112 周 1316 周 1720 周 2122 周 查閱資料 寫文獻(xiàn)綜述 外文翻譯 準(zhǔn)備材料及堆焊試樣 磨、拋光、腐蝕試樣 拍金相照片 畢業(yè)論文的撰寫 畢業(yè)論文的修改 畢業(yè)論文的答辯 畢業(yè)論文的打印、裝訂 22 附件 4： 鄭州大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )中期檢查表 院（系）：材料科學(xué)與工程學(xué) 院 題 目 高鉻鑄鐵高頻堆焊工藝及性能的研究 導(dǎo)師姓名 吳振卿 職稱 教授 學(xué)生姓名 楊麒 學(xué)號 20210850226 專業(yè) 材料成型與控制工程 一、階段性成果 （ 1） 用高頻堆焊工藝在 Q235 普通碳素結(jié)構(gòu)鋼鋼板上復(fù)合一層高鉻鑄鐵耐磨層， 由這種工藝獲得的復(fù)合材料具有基體的強(qiáng)韌性和表層的耐磨性，焊層與基體間熔合良好， 熔深淺、稀釋率低，高頻堆焊工藝加熱快，效率高，易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化生產(chǎn)。 銷 磁盤干滑動磨損試驗(yàn) 中針的 磨損率是隨著磁盤硬度 的 增加 而增加 。 等離子體轉(zhuǎn)移弧焊縫堆焊過程中，其 有 兩個(gè)獨(dú)立的弧線（即 非轉(zhuǎn)移 電弧作為試點(diǎn)弧和轉(zhuǎn)移弧作為一項(xiàng)主要?。? ， 表現(xiàn)出一些 優(yōu)勢，例如 與其他 焊縫堆焊 方法相比具有低 的 稀釋和高度 的可 重復(fù)性 。 Jin 等人解釋這種結(jié)晶向非晶的轉(zhuǎn)變發(fā)生在固態(tài)磨損的非晶反應(yīng)階段。選用 15 毫米厚的 軸承鋼 (SUJ2)作為母材。 用 干砂橡膠輪 (DSRW)測試設(shè)備 [ 21 ]測量評價(jià)抗三體磨料磨損的性能。用一個(gè)平直固定的針樣品（φ 8mm ，長 15mm）摩擦節(jié)園直徑為 30 mm 的旋轉(zhuǎn)圓盤。在平行于分界面或底層的三個(gè)不同位置分別測量等離子弧焊涂層硬度：距涂層頂部 處，中間位置，分界面，熱影響區(qū) (HAZ)。圖片顯示的是近表面區(qū)域。中心區(qū)域周圍的硼化物隨機(jī)排列，而涂層表面附近的硼化物顆粒垂直于表面排列。 29 圖 2， 磨料磨損測試結(jié)果 圖 3 顯示了用粗砂紙（沙子粒度為 120μ m）的兩體磨料磨損實(shí)驗(yàn)機(jī)對涂層表面的形態(tài)磨損。 (b) Armacor M. 30 從圖 2 。失重是樣品旋轉(zhuǎn)圈數(shù)的線性函數(shù)，而在 兩體磨料磨損試驗(yàn) 中，從 400 轉(zhuǎn)開始失重是旋 轉(zhuǎn)圈數(shù)的線性函數(shù)。值得注意的是 Armacor C 粉末涂層中的 硼化物顆粒比 Armacor M 粉末涂層中的細(xì)小。雖然 Armacor C 粉末涂層熱影響區(qū)的硬度高于 Armacor M 涂層，但是 Armacor M 粉末涂層表面附近硬度約為 200HV 高于 Armacor C 涂層近表面硬度。用電 解腐蝕方法對代表