Fe-C-Cr-V-Ti系高硼堆焊合金显微组织及耐磨性研究

鉴于高硼合金具有优良的耐磨粒磨损性能,且价格低,经济适用性好,原料来源有保证的特点,采用药芯焊丝埋弧堆焊的方法分别制备了加Ti和不加Ti含7.0%～17.0% Cr,0.7%～1.8% C,0～1.8% B(质量百分数,以下同)的Fe-C-Cr-V高硼堆焊合金,借助光学显微镜(OM)、X-射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和电子能谱仪(EDS)等分析手段,对其显微组织、相组成及硬质相分布形貌等进行了分析。 首先,考察了药芯焊丝中B4C加入量对Fe-Cr-Ti-B堆焊合金硬度及耐磨性的影响,试验结果表明,含TiB2相的Fe-Cr-Ti-B堆焊合金的基体组织由大量铁素体和少量马氏体组成,而硬质相则由(Fe, Cr)3(C,B)+TiB2+TiC+(Fe,Cr)2B+(Fe,Cr)B等构成,因其含有TiB2、TiC等显微硬度高的硬质相而具有优良的耐磨性。随药芯焊丝中B4C含量的增加,其硬度及相对耐磨性ε先升高后降低,当其含量为5%时,达到最佳。 另外,研究了Cr、V、Ti、C、B等合金元素对Fe-C-Cr-V高硼堆焊合金显微组织、硬度以及耐磨性的影响,考察了外加载荷对Fe-C-Cr-V高硼堆焊合金磨损失重的影响。试验结果表明,Fe-C-Cr-V高硼堆焊合金基体组织由α-Fe组成,硬质相则包括M3(C, B)、M2B、VC、M8B等,其显微组织、硬度和耐磨性随着合金元素含量而改变,当堆焊合金成分为11% Cr,2% V,1.55% C,1.12% B时,性能最佳。此外,向该堆焊合金中加入一定量的钛,可使其显微组织细化,耐磨性显著提高。耐磨粒磨损试验结果显示,随着外加载荷增大,Fe-C-Cr-V高硼堆焊合金的磨损失重并不随之增大,而呈“Λ”形变化曲线,这与E. Rabnowicz提出的合金磨损量与外加载荷的磨粒微切削模型不符。