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小論文2初稿范文 金屬基陶瓷復(fù)合堆焊層的研究劉政軍，邵大偉（沈陽工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，遼寧沈陽110178）摘要:眾所周知我國每年因磨損而造成的經(jīng)濟(jì)損失十分驚人。 磨料磨損是所有類型的磨損中最主要的一種磨損,約占所有磨損的50%。 本課題的題目是金屬基陶瓷復(fù)合堆焊層的研究。 主要研究以鐵基為基礎(chǔ)再加入鈦鐵、硼鐵、鎳粉等，即在一定規(guī)格的低碳鋼鋼板上事先鋪放混合好的合金粉末，烘干一定時(shí)間后，采用等離子弧堆焊技術(shù)堆焊合金粉末，通過焊接冶金反應(yīng)，使其原位自生成陶瓷硬質(zhì)相。 采用等離子弧堆焊，使鐵基表面形成堆焊層，通過適當(dāng)調(diào)節(jié)焊接參數(shù)（如焊接電流、焊接速度等）和焊接工藝方法以及調(diào)整配方成分比例通過反復(fù)的實(shí)驗(yàn)對比使堆焊層即具有高硬度又具有耐磨損的性質(zhì)。 關(guān)鍵詞磨損；等離子弧堆焊；鐵基合金；耐磨性Research ofCeramics CompositeOverlay withMetallic BaseLIU Zheng-jun,SHAO Da-wei AbstractAs isknown tous,the economicloss becauseof wearswhich createsto bevery astonishing.In alltype attritionthe grindingabrasion isone ofthe mostmain attrition,approximately poses50%of allthe attrition.This articles topicis themetal-based ceramiompound built-up weldinglevel research.The mainresearch joinsthe ferrotitanium,the ferro-boron,the nickelpowder againtake theferric radicalas thefoundation and so on,beforehand setsthe goodmixed powdered alloy oncertain specifications low-carbon steelplate,after dryingcertain time,uses theplasma arcbuilt-up weldingtechnology built-up weldingpowderedalloy,responded throughthe weldingmetallurgy,causes itshome positionspontaneity tobee theceramics flinty.Uses theplasma arcbuilt-up welding,causes theferric radicalsurface toform pilesthe layer,through adjustmentthe suitablewelding parameter(for examplewelding current,welding speedandsoon)and thewelding processmethod aswell asthe adjustmentformula ingredientproportion enablesthe built-up weldinglevel throughthe repeatedexperiment contrastnamely to have highdegree ofhardness alsotohavewear resistantnature.Keywords:abrasion;plasma arcsurfacing;ferroalloy;risistens towear0引言在冶金、礦山、建材、煤炭、電力、化工、農(nóng)機(jī)和軍工等各個(gè)部門均使用大量的耐磨材料,其中大部分材料因磨損而失效。 因此,因磨損而造成的經(jīng)濟(jì)損失十分驚人。 磨料磨損是所有類型的磨損中最主要的一種磨損,約占所有磨損的50%。 僅冶金、電力、建材、煤炭和農(nóng)機(jī)五個(gè)部門的不完全統(tǒng)計(jì)，在我國每年因磨損所消耗的鋼材達(dá)百萬噸以上，加上更換部件所造成的生產(chǎn)效率降低等間接損失，消耗資金達(dá)2030億元。 因此，減少磨料磨損與提高機(jī)械耐磨性具有很大的經(jīng)濟(jì)意義。 我們基于此研究出具有高硬度，耐磨損的金屬基復(fù)合堆焊層，使材料的硬度及耐磨性有了很大幅度的提高。 1實(shí)驗(yàn)材料、設(shè)備及方法1.1試樣的制備本次實(shí)驗(yàn)用的試件是鋼件，牌號(hào)是20G，將300mm80mm12mm的低碳鋼鋼板用無齒鋸切割成100mm80mm12mm的標(biāo)準(zhǔn)試件。 而后自行調(diào)節(jié)合金粉末的成分，制成兩種配方進(jìn)行比較。 表120G的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))化學(xué)成分C SiMn SP含量（%）0.20.150.350.650.0150.015表2配方一的成分成分(g)高碳鉻鐵BC Ni粉鈦鐵石墨硅鐵鐵粉含量(%)32452063余量表3配方二的成分成分（g）高碳鉻鐵硼鐵Ni粉鈦鐵石墨硅鐵鐵粉含量（%）321052063余量1.2試驗(yàn)的設(shè)備及方法本試驗(yàn)采用的是堆焊裝置是等離子弧堆焊設(shè)備，試樣方法如下首先將配制好的合金粉末用水玻璃粘結(jié)在一起（主要是防止堆焊時(shí)合金粉末被吹散），而后均勻的凃在鋼板上，大約3mm厚即可，然后放入烘干箱中烘干。 烘干結(jié)束后在正極性等離子弧堆焊機(jī)上進(jìn)行堆焊，焊接過程中適當(dāng)改變焊接參數(shù)以進(jìn)行比較，見表4。 堆焊結(jié)束后將試樣用無齒距加工成小的金相試樣。 而后采用HRC150型洛氏硬度計(jì)測量堆焊合金表面的宏觀硬度。 結(jié)束后，進(jìn)入下一階段預(yù)磨試樣。 該過程是在M-2型預(yù)磨機(jī)上進(jìn)行的，試樣分別經(jīng)過 800、 1200、2000的砂紙進(jìn)行研磨的，最終形成無劃痕的試樣。 接下來對試樣進(jìn)行拋光處理，以便得到更光潔的表面。 拋光后用王水腐蝕其表面以便觀察到組織。 利用OLMPUS BX.6型金相顯微鏡對堆焊層放大200倍和500倍進(jìn)行顯微組織觀察，得到清晰的顯微圖片。 表4焊接工藝參數(shù)焊接焊接電弧縱向電弧橫向電弧橫向電流電壓移動(dòng)速度擺動(dòng)頻率擺動(dòng)寬度/A/V cm/min次/分mm1203046212.01602硬度和金相試驗(yàn)2.1硬度試驗(yàn)本實(shí)驗(yàn)用到的設(shè)備是洛氏硬度計(jì)型號(hào)為HRC-150。 測量時(shí)在堆焊層表面上和側(cè)面均勻的測多點(diǎn)硬度，取其中間隔相差最少的三個(gè)數(shù)據(jù)來表示實(shí)驗(yàn)結(jié)果，然后表面用三點(diǎn)分布表示硬度情況，而側(cè)面取平均值，用其平均值來衡量試件堆焊層側(cè)面硬度。 表5配方一與配方二在120A電流下的硬度對比試件1號(hào)件2號(hào)件1均值2均值表面硬度 61、 62、 6062、59. 5、636161.5側(cè)面硬度 57、 56、 5957、 58、5957.358由表5中數(shù)據(jù)可以看出，在相同的電流條件下試件2硬度略低于試件1，原因是在配方二的試件中生成了陶瓷硬質(zhì)相，組織與配方一基本相同，所以硬度基本相近。 表6配方二在120A、140A與160A電流下的硬度對比硬度表面硬度平均值側(cè)面硬度平均值120A 62、59. 5、6361. 557、 58、5958140A 60、 59、5758. 756、 50、5353160A 50、 49、 484834、 36、4036.72.2金相試驗(yàn)利用OLMPUS BX.6型金相顯微鏡對堆焊層放大200倍和500倍進(jìn)行顯微組織觀察，照出金相照片，觀察試件顯微組織并對試件堆焊層進(jìn)行分析，研究其組織，找出強(qiáng)化機(jī)理，最后對測試的結(jié)果進(jìn)行、分析和討論。 3試驗(yàn)結(jié)果與分析對于配方二的試樣，歸納出堆焊電流對堆焊層表面硬度及側(cè)面硬度的影響規(guī)律如圖1與圖2所示。 1xx0140150160464850525456586062xx-6-2711:55:55表面硬度HRC電流I/A圖1配方二的不同焊接電流對堆焊層表面硬度的影響1xx0140150160354045505560xx-6-2712:00:00側(cè)面硬度HRC電流I/A圖2配方二的不同焊接電流對堆焊層側(cè)面硬度的影響從圖 1、圖2觀察可以看出堆焊層表面，側(cè)面硬度的變化曲線規(guī)律一致。 我們發(fā)現(xiàn)它們的共同的特點(diǎn)，即堆焊電流120A時(shí)的硬度值普遍最高，其次是堆焊電流140A，堆焊電流160A時(shí)的硬度最低。 其中堆焊電流140A時(shí)堆焊層與母材熔合較好，缺陷也較少，硬質(zhì)相較多。 堆焊電流較小，熱輸入就少，冷卻速度快。 這使得晶粒長大時(shí)間短，因此顯微組織細(xì)小，硬度較高。 當(dāng)電流達(dá)到160A時(shí)，電弧的能量增加，堆焊層表面吸收的熱能增多，相應(yīng)的溫度梯度減小，冷卻速度減慢，晶粒長大時(shí)間加長。 因此，在堆焊層內(nèi)會(huì)出現(xiàn)較粗大的組織，導(dǎo)致表面硬度降低。 而且沖淡率較高，母材熔深很大，也是使硬度降低的原因。 配方一和配方二的顯微組織金相圖片如下圖3配方一在I=120A的堆焊層顯微組織圖4配方二在I=120A的堆焊層顯微組織圖5配方二在I=140A時(shí)的堆焊層顯微組織通過金相圖片我們可以很容易看到很多不規(guī)則長條狀的組織以及一些不規(guī)則的圓形顆粒，前者大致形狀為六角形，此類組織為條塊狀出析碳化物，也即是Cr7C3硬質(zhì)相，后者為BC硬質(zhì)相。 且兩種配方的硬度值也十分接近，由此我們得出通過原為自生法得到了我們預(yù)期的硬質(zhì)相，且硬度值較高。 4結(jié)論 （1）碳化硼可以提高堆焊層硬度，硼鐵由于能在堆焊層形成硬質(zhì)相，進(jìn)而提高堆焊層硬度。 從硬度值對比來看，它們的影響差不多。 （2）碳含量的不同也對硬度有影響。 原因可能是碳的存在利于硬質(zhì)相的生成。 （3）相同成分的合金粉末形成的堆焊層在不同電流下硬度不同。 本實(shí)驗(yàn)在120A、140A、160A的電流下進(jìn)行堆焊實(shí)驗(yàn)，得出在電流為120A時(shí)，堆焊層的硬度最大，性能最好；隨著電流增加，堆焊層硬度逐漸減小。 （4）電流為120A時(shí)，顯微組織致密，晶粒細(xì)小并呈規(guī)則分布，有大量鉻化物及一定的BC相存在，導(dǎo)致硬度增加。 參考文獻(xiàn)1周振豐編.金屬熔焊原理及工藝.北京機(jī)械工業(yè)出社,1981.27