导　　师： 胡永俊

授予学位： 硕士

作　　者： (）;

机构地区： 广东工业大学

摘　　要： 高锰钢在高强度高载荷的应力条件下受到冲击或挤压时,表面层会产生很明显的加工硬化,硬度在冲击过后有大幅的提升,而工件内部的韧性依然没有变化。然而,高锰钢在低应力条件加工硬化不明显,因此容易产生磨损失效的现象。高锰钢表面熔覆Fe-Ni合金涂层可以有效改善高锰钢的耐磨性和使用寿命。矿山设备及配套易损件一般尺寸大、形状不规则,等离子熔覆需要进行多道熔覆才能形成大面积耐磨涂层。多道长时间熔覆过程中会形成热量积累和基体温度的升高,熔覆基体温度的改变将影响金属耐磨涂层的冷却条件,继而影响涂层的组织与性能。掌握高锰钢表面等离子熔覆金属基耐磨涂层熔覆轨迹是获得等离子熔覆技术应用到高锰钢表面强化和产业化的关键核心技术之一。但目前缺乏高锰钢表面熔覆大面积金属基耐磨涂层的试验研究和数据支持。本文采用等离子熔覆技术在高锰钢表面制备Fe-Ni基熔覆层,在全面探索等离子熔覆工艺参数对熔覆层的组织与性能的基础上,开展多道等离子熔覆Fe-Ni合金涂层工艺与性能研究,研究搭接率分别为20%、30%、40%、50%和不同熔覆路径对熔覆层的宏观形貌、显微硬度、磨损性能和耐腐蚀性的影响,分析较优搭接率下和熔覆路径下的显微组织和物相组成。试验结果表明,工作电流100A、扫描速度180mm/min、离子炬高度6mm条件下的熔覆层的顶部为细小的等轴晶组织,中部为柱状晶组织,底部柱状晶与基体之间有等轴晶形成。底部与基体有一条明显的亮线,说明基体与熔覆层冶金结合良好。熔覆层的相以γ-（Fe,Ni）固溶体相为主,其次还生成了Co3Fe7、Fe10.8Ni和Fe9.7Mo0.3这些金属间化合物。不同工作电流的等离子熔覆试验中,当工作电流慢慢增加时,熔覆层的宽度依次变大,高度依次减小,熔池深度依次变大,稀释率逐渐降低;熔覆层的平均硬度降低、磨损损失量增大和自腐蚀电流增大。工作电流为100A和120A时,熔覆层表面形貌较好,无明显气孔和裂纹,熔覆层宽度和高度合适,稀释率合适。工作电流为60A的熔覆层的平均硬度为436.3HV、磨损损失量为4.7mg、自腐蚀电流为9.51μA,其综合性能最好。不同扫描速度的等离子熔覆试验中,随着扫描速度的增大,熔覆层宽度、熔覆层高度、熔池深度及稀释率逐渐减小;熔覆层的平均硬度降低、磨损损失量无变化规律和自腐蚀电流减小。不同扫描速度下的熔覆层表面形貌都好,无明显气孔和裂纹。当扫描速度为180mm/min和240mm/min时熔覆层宽度和高度合适,稀释率合适。扫描速度为120mm/min的熔覆层的平均硬度为427.7HV和磨损损失量为5.4mg,其硬度最高和耐磨性最好;扫描速度为300mm/min的熔覆层的自腐蚀电流为3.255μA,其耐腐蚀性最好。不同离子炬高度的等离子熔覆试验中,随着离子炬高度的增加,熔覆层宽度先降低后增大,熔覆层高度先增大后减小,熔池深度降低,稀释率降低;熔覆层的平均硬度、磨损损失量和自腐蚀电流无变化规律。离子炬高度为6mm和7mm时,熔覆层表面形貌较好,无明显气孔和裂纹,熔覆层宽度和高度合适,稀释率合适。离子炬高度为7mm的熔覆层的平均硬度为433.7HV和磨损损失量为5.2mg,其硬度最高和耐磨性好;离子炬高度为8mm的熔覆层自腐蚀电流为1.817μA,其耐腐蚀性最好。不同搭接率的等离子试验中,两道熔覆层中搭接区的显微组织复杂,存在细小的等轴晶组织和树枝晶组织。熔覆层的相以γ-（Fe,Ni）固溶体相为主,其次还生成了Co3Fe7、Fe10.8Ni、Fe9.7Mo0.3和Ni3Si。搭接率为50%的熔覆层的平均硬度为444.2HV,其硬度最高;搭接率为30%的熔覆层的磨损损失量为4.3mg和自腐蚀性电流为8.086μA,其耐磨性及耐腐蚀性最好。不同熔覆路径的等离子试验中,大面积熔覆层中的物相以γ-（Fe,Ni）固溶体相为主,另外还生成了Co3Fe7、Fe10.8Ni、Fe9.7Mo0.3、Ni3S和Mo9Ti4。路径三的熔覆层的平均硬度为452.7HV和磨损损失量为3.1mg,其硬度最高和耐磨性最好;路径一的熔覆层自腐蚀电流为2.49μA,其耐腐蚀性最好。更多还原

关 键 词： [141212]等离子熔覆 Fe-Ni合金涂层 搭接率 熔覆路径 耐腐蚀性

分 类 号： [TG174.4]

领　　域： []