不锈钢表面氩弧熔覆WC涂层工艺及组织研究.docx

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不锈钢表面氩弧熔覆WC涂层工艺及组织研究

摘要

本文以WC粉、Ni60粉为原料在1Cr18Ni9Ti表面采用氩弧熔覆技术制备出耐磨熔覆涂层。

研究了熔覆电流、熔覆速度、涂层厚度及粉末配比对熔覆涂层组织及性能的影响；利用光学显微镜、扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）分析了涂层的组织结构，利用显微硬度计和滑动磨损试验机对熔覆涂层的硬度和摩擦磨损性能进行测试。

优选出了最佳配比（WC：

Ni60=1：

2）和最佳工艺参数：

熔覆电流110A，熔覆速度8mm/s，涂层厚度1.2mm。

研究结果表明：

熔覆层与基体结合良好，无裂纹、气孔等缺陷；熔覆层显微硬度最高值可达1050HV，熔覆涂层的耐磨性是1Cr18Ni9Ti不锈钢基体的15倍，且随着WC含量的增加，耐磨性能也相应提高，在磨损过程中并没有WC颗粒脱落的现象。

通过对磨损形貌的分析，熔覆涂层的磨损机理是磨粒磨损，氩弧熔覆涂层在室温干滑动磨损条件下表现出了优异的耐磨损性能。

关键词：

氩弧熔覆；WC；显微组织；耐磨性

Abstract

Inthispaper,usingWCpowder,Ni60powderastherawmaterialinthe1Cr18Ni9Tisurfacebyargonarccladdingtechnologypreparationofthecladdinglayer.Bymeansofopticalmicroscope,scanningelectronmicroscope（SEM）,Xraydiffraction（XRD）wereobservedandanalyzedthestructureofthecoating,microhardness,studyofcladdingparametersonthecladdingqualityinfluence.Theuseofslidingweartestmachine,coatingonfrictionandwearpropertiesof.

Optimumratio（WC:

Ni60=1:

2）parameters:

claddingcurrentof110A,claddingrateof8mm/s,coatingthicknessof1.2mm.

Researchresultsshowthat:

thecladdinglayerwithgoodadhesion,nocracks,defectssuchaspores;claddingmicrohardnessmaximumis1050HV,claddingcoatingwearresistanceis15timesof1Cr18Ni9Tistainlesssteelsubstrate,andwiththeincreaseofWCcontent,wearresistancealsoincreased,intheprocessofwearparticlesandnoWCthephenomenonoffalling.Thewornsurfacemorphologyanalysis,claddingcoatingwearmechanismisabrasivewear,argonarccladdingcoatingatroomtemperatureunderdryslidingwearconditionshowedexcellentwearresistance.

KeyWords:

argonarccladding;powderWC;microhardness;microstructure;wearmechanism

目录

摘要I

AbstractII

第1章绪论1

1.1表面熔覆技术1

1.1.1氧乙炔火焰熔覆技术2

1.1.2感应熔覆技术2

1.1.3激光熔覆技术3

1.1.4等离子熔覆技术3

1.1.5氩弧熔覆技术4

1.2熔覆材料的选择5

1.2.1Ni基合金粉末6

1.2.2Co基自熔性合金粉末6

1.2.3Fe基自熔性合金粉末6

1.2.4陶瓷粉末7

1.2.5复合粉末7

1.3本论文研究的目的、意义和主要内容8

1.3.1研究的目的和意义8

1.3.2研究的主要内容及技术路线8

第2章试验的材料和方法10

2.1试验的材料10

2.1.1母材金属10

2.1.2熔覆材料10

2.2熔覆层的制备方法及设备11

2.2.1预制涂层原始粉末的配比11

2.2.2试样的制备11

2.2.3氩弧熔覆设备12

2.3熔覆涂层的组织及性能测试12

2.3.1金相试样的制备方法12

2.3.2复合涂层显微硬度的测试13

2.3.3复合涂层的摩擦磨损测试13

第3章1Cr18Ni9Ti钢氩弧熔覆WC涂层工艺研究14

3.1熔覆工艺参数对涂层质量的影响14

3.1.1熔覆电流的影响14

3.1.2熔覆速度的影响16

3.1.3预置涂层厚度的影响18

3.2熔覆材料对涂层质量的影响19

3.2.1WC含量对熔覆层显微组织的影响19

3.2.2WC含量对熔覆层显微硬度的影响20

第4章氩弧熔覆WC涂层微观组织结构22

4.1熔覆层截面组织特征22

4.2熔覆层显微组织的物相分析23

4.3熔覆层中的能谱分析24

第5章氩弧熔覆WC涂层摩擦磨损分析25

5.1WC含量对熔覆层的摩擦系数的影响25

5.2熔覆层的磨损性能27

5.3磨损机理分析28

结论29

致谢30

参考文献31

CONTENTS

Abstrace（Chinese）I

Abstract（English）II

Chapter1introduction1

1.1Surfacecladdingtechnology1

1.1.1Oxy-acetyleneflamecladdingtechnology2

1.1.2Inductioncladdingtechnology2

1.1.3Lasercladdingtechnology3

1.1.4Plasmacladdingtechnology3

1.1.5Argonarccladdingtechnology4

1.2Choiceofcladdingmaterial5

1.2.1Ni-basealloypowder6

1.2.2Co-basedself-fluxingalloypowder6

1.2.3Fe-basedself-fluxingalloypowder6

1.2.4ceramicpowder7

1.2.5compositepowder7

1.3Purpose,meaning,andthemaincontentofthisthesisresearch8

1.3.1Researchpurposeandsignificance8

1.3.2Researchcontentandtechniques8

Chapter2Testingofmaterialsandmethods10

2.1Testingofmaterials10

2.1.1Basemetal10

2.1.2Claddingmaterial10

2.2Claddinglayerofpreparationmethodanddevice11

2.2.1Prefabricatedoriginalpowdercoatingcomposition11

2.2.2Preparationoftestspeciments11

2.2.3Argonarccladdingdevice12

2.3Organizationandperformancetestofcladdingcoatings12

2.3.1Metallographicsamplepreparationmethods12

2.3.2CompositeCoatinghardnesstest13

2.3.3Frictionandweartestingofcompositecoating13

Chapter31Cr18Ni9TisteelargonarccladdingofWCcoatingtechnology14

3.1Claddingofinfluenceofprocessparametersonqualityofcoated14

3.1.1EffectofCladdingcurrent14

3.1.2Effectofcladdingspeed16

3.1.3Preseteffectofcoatingthickness18

3.2Influenceonqualityofcoatedcladdingmaterial19

3.2.1EffectofWCcontentonmicrostructureofcladlayer19

3.2.2EffectofWCcontentoncladdinglayerhardness20

Chapter4ArgonarccladdingofWCcoatingmicrostructure22

4.1Characteristicsofcladdinglayercross-organization22

4.2Phaseanalysisofmicrostructureofcladlayer23

4.3Energyspectrumanalysisofcladdinglayer24

Chapter5ArgonarccladdingofWCcoatingonfrictionandwearanalysis25

5.1WCcontentonfrictioncoefficientofcladdinglayereffects25

5.2Wearpropertiesofcladdinglayer27

5.3Theanalysisofwearmechanism28

Conclusion29

Acknowledgement30

Reference31

第1章绪论

随着现代工业的迅速发展，不锈钢在金属制品、建筑装潢、机械工程、电子电机、交通运输等行业中的用途越来越广。

很多机械零部件要在高温、高压、高速或高度自动化的条件下长期稳定地工作，因而对材料的性能提出了很高的要求，然而金属材料在使用的过程中也暴露出了明显的缺点。

工件的表面往往最先受力，也是接受摩擦和腐蚀介质等最多的地方，多是其失效开始的地方：

摩擦磨损在零件表面发生，腐蚀从零件表面开始，疲劳裂纹由零件表面向里延伸。

而其失效带来的损失是非常严重的。

根据我国冶金、电力等部门的不完全统计