Ti及Cr3C2对等离子铁基合金堆焊层组织和性能的影响

本文利用等离子堆焊技术在低碳钢表面分别制备了铁基合金堆焊层（Fe50）、添加Ti及Cr3C2的Fe50+Ti、Fe50+Cr3C2、Fe50+Cr3C2+1%Ti系列复合堆焊层。利用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)及其附件(EDS)及X射线衍射仪(XRD)等研究了不同等离子堆焊层的组织结构；通过显微硬度试验、滑动磨损试验以及电化学腐蚀实验等对涂层进行性能测试，重点研究了添加Ti、Cr3C2及复合添加对等离子Fe50堆焊层组织和性能的影响。 XRD分析结果表明，Fe50堆焊层主要由α-Fe和Cr23C6组成；Fe50+Ti系列堆焊层主要组成相均为α-Fe、γ-Fe和Cr23C6；Fe50+Cr3C2系列堆焊层的主要组成相均为α-Fe、γ-Fe、Cr23C6和未熔Cr3C2，当Cr3C2添加量增加到30%以上，堆焊层有Cr7C3相出现。Fe+Cr3C2+Ti堆焊层的主要组成相为α-Fe、γ-Fe、Cr23C6、Cr7C3及未熔的Cr3C2。 Fe50堆焊层组织主要由柱状枝晶和树枝晶以及其间的共晶组织组成。添加Ti使Fe50堆焊层的组织得到了等轴化、细化与均匀化。添加1%Ti时堆焊层硬度、耐磨性和耐蚀性均有所提高，但Ti进一步增加时，堆焊层硬度及耐磨性反而降低。 添加Cr3C2明显改变了Fe50堆焊层的组织特征。Fe50+10%Cr3C2及Fe50+20%Cr3C2复合堆焊层仍以亚共晶方式结晶，但组织主要为细化的树枝晶及等轴枝晶。Fe50+30%Cr3C2堆焊层主要以共晶方式结晶，其组织为大量细密发达的共晶组织；Fe50+40%Cr3C2和Fe50+50%Cr3C2堆焊层以过共晶方式结晶，其组织为初生碳化物及分布在其间的枝晶与共晶组织。Fe+Cr3C2系列堆焊层的硬度、耐磨性、耐腐性比Fe50堆焊层均明显提高，其中Fe+30%Cr3C2堆焊层的综合性能最好。 在Fe+Cr3C2系列堆焊层中再添加1%Ti后，Fe+Cr3C2+1%Ti的组织也发生了变化。Fe50+20%Cr3C2+1%Ti堆焊层组织等轴化更加明显；Fe50+30%Cr3C2+1%Ti堆焊层组织由细小枝晶固溶体和其间细密的共晶组织组成；Fe50+40%Cr3C2+1%Ti堆焊层的初生碳化物数量减少且分布较均匀，枝晶组织细化。复合添加的Fe+Cr3C2+1%Ti堆焊层的硬度、耐磨性和耐蚀性比单独添加的相对应的Fe+Ti、Fe+Cr3C2堆焊层相比均有所提高。试验结果表明，在本试验条件下Fe50+30%Cr3C2+1%Ti复合堆焊层的综合性能最好。