直流横向磁场作用下钴基和镍基堆焊合金耐磨机理的研究

随着我国科学技术的不断发展,工业自动化的程度在不断提高,对机械设备及零件材料磨损引起的危害越来越受到重视。在各种磨损类型中,磨料磨损占据着最大的比例。因此减少磨料磨损与提高机械耐磨性具有很大的经济意义。目前,人们通常采用一些表面强化技术来提高材料的耐磨性。如何在现有技术的基础上,进一步提高材料的耐磨性已经被越来越多的科技工作者所关注。 电磁作用焊接技术是近年来完善起来的一种新的焊接技术,应用也日趋广泛。实践表明,利用外加磁场对焊接中熔滴的过渡、熔池金属的流动、熔池的结晶形核及结晶生长等过程有显著作用,使堆焊层的一次结晶组织细化,减小化学不均匀性,从而提高了堆焊层金属的硬度和耐磨性,全面改善堆焊层的性能。 本课题就是为了利用磁场的作用来提高堆焊层的性能,研究直流横向磁场对等离子弧堆焊层的组织和性能的影响,在低碳钢表面进行钴基和镍基合金粉末等离子弧堆焊时施加直流横向磁场,此后对堆焊层进行硬度、磨损和金相试验以及EDS、XRD分析,并系统地研究了直流横向磁场对钴基和镍基粉末等离子弧堆焊层组织及耐磨性能的影响规律,对直流横向磁场的作用机理进行了初步的分析和讨论。通过对钴基和镍基堆焊层进行系统的试验,得出以下主要结论: 1.等离子弧堆焊时施加直流横向磁场,可显著提高堆焊层的硬度及耐磨性。在适当的磁场参数下,当堆焊电流和磁场电流相匹配时,堆焊层才能获得最佳的耐磨性能。 2.施加磁场时的堆焊层耐磨性能明显优于无磁场作用的堆焊层性能。 3.试验中,钴基合金的最佳堆焊电流Is和磁场电流Im分别为160A和3A,此时堆焊层的硬度为HRC56,磨损量为0.4442g,堆焊层组织的晶粒细化效果最佳;镍基合金的最佳堆焊电流和磁场电流分别为140A和2A,此时堆焊层的硬度为HRC66.3,磨损量为0.0767g,堆焊层组织中硬质相数量最多且分布均匀。