关键词：
夹芯合金粉块
废钢
合金颗粒
堆焊
组织性能
摘要：
机械零件大多数是用金属材料制造的,由于零件之间或零件与物料之间的相对运动,会发生磨损。随着现代工业的发展,机械零件经常处于异常复杂和苛刻的条件下工作,大量的机械装备往往因磨损而报废。堆焊因工艺简单、设备投资少、操作灵活、适应面广而被广泛应用于在钢板表面制备耐磨合金层,提高机械零件的寿命。
焊条、药芯焊丝均为传统的堆焊材料,一般采用合金粉末生产。合金粉末生产工艺复杂,使得堆焊材料的成本大幅度提高。同时传统的手工堆焊工艺生产效率也较低。本文针对上述问题,设计了夹芯合金粉块、堆焊合金颗粒两种新型耐磨堆焊材料。夹芯合金粉块解决了手工堆焊效率低的问题,堆焊合金颗粒则以钢铁企业的自产废钢为主要原料,降低了生产成本。
夹芯合金粉块由内部的焊芯和外部的药皮两部分组成,其横截面设计为三角形、半圆形、梯形等特定几何形状之一,很好地解决了合金粉块中合金元素较多、熔点较高不易熔敷的问题。采用油压式焊条压涂机压制,在合金粉块中添加H08A焊芯,保证了压涂的工艺性能。夹芯合金粉块可以采用电弧熔敷。本文根据装载机的磨损工况,设计了Cr-Mo-V系夹芯合金粉块,通过SEM、X射线衍射和电子探针等实验手段研究了Cr-Mo-V合金粉块堆焊金属的组织与性能。实验结果表明:Cr-Mo-V堆焊金属的组织以马氏体为主,Cr、Mo等合金元素主要以固溶体的形式存在于基体中。通过磨料磨损实验研究了Cr-Mo-V堆焊金属中Cr/C比、Mo含量变化、堆焊金属的硬度与耐磨性的关系。基于研究结果,进行了Cr-Mo-V夹芯合金粉块应用于装载机工作装置的工程试验,结果表明耐磨性良好。
随着钢铁冶金行业装备水平的提高,高洁净钢材的产量逐年提高。在钢板生产过程中,由于定尺的需要大约产生钢产量4%～5%的板头、板边,目前钢铁企业多作为废钢回炉重新炼钢,使得这些废钢重走炼钢、轧钢工艺流程,浪费能源、污染环境。这些废钢所具备的洁净特点符合焊接材料用原料标准,并且其中所含有合金元素也可以为焊接冶金有效利用。本文以钢铁企业的自产废钢为原料,采用中频感应炉将废钢熔化成钢水,并根据堆焊材料的使用工况添加适量合金元素,采用离心雾化技术将钢水制成堆焊用的合金颗粒,合金颗粒为直径0.1mm～5mm的球形或椭球形。合金颗粒采用电弧熔敷于钢板表面,可获得具有耐磨合金层的复合钢板。本文设计了系列Fe-Cr-C系高铬铸铁耐磨堆焊合金颗粒,通过SEM、X射线衍射等实验手段研究了亚共晶、共晶及过共晶Fe-Cr-C系合金颗粒堆焊金属的组织性能。通过磨料磨损实验研究了Fe-Cr-C合金颗粒堆焊金属的耐磨性能,分析了堆焊金属的碳当量、硬度与耐磨性的关系,以及过共晶高铬铸铁堆焊金属中碳化物数量与耐磨性的关系。用Fe-Cr-C合金颗粒堆焊的耐磨复合钢板制作装载机河砂斗的耐磨部件,在山东大汶河采沙场进行了装机实验。结果表明,装载机河砂斗的耐磨性大大提高。
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