Cr 元素對Fe-B 堆焊合金的金相組織與性能的影響

韋茹涵，韓明臻，井 瑞，劉奇聰

(1.佳木斯大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，黑龍江 佳木斯 154007 ；2.山東大學(xué)材料學(xué)院，山東 濟(jì)南 250012)

0 前 言

磨損、腐蝕、斷裂是3 種主要的材料失效的形式[1]，磨損所帶來的失效已經(jīng)嚴(yán)重影響了國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展[2]。我國硼資源豐富，硼常在鋼鐵生產(chǎn)中作為添加合金[3]。Fe-B 堆焊合金的耐磨性能好，被廣泛應(yīng)用于磨料磨損領(lǐng)域，但當(dāng)硼含量過高時(shí)，往往會(huì)在顯著提高Fe-B 堆焊合金的耐磨性的同時(shí)犧牲部分韌性，在Fe-B堆焊合金內(nèi)部引發(fā)微觀裂紋[4，5]，這嚴(yán)重阻礙了Fe-B堆焊合金的應(yīng)用與發(fā)展。如何在保證Fe-B 堆焊合金的耐磨性的同時(shí)抑制裂紋的產(chǎn)生，仍然是焊接領(lǐng)域所重點(diǎn)關(guān)注的焦點(diǎn)問題之一。勾俊峰[1]研究發(fā)現(xiàn)，添加少量鉻元素能改善Fe-B 堆焊合金的韌性。Fe-B-Cr 合金具有優(yōu)良的耐磨性能，同時(shí)可解決部分Fe-B 堆焊合金的脆性問題，以高硬度、高耐磨性的硼化物作為耐磨骨架，可做到高效率、低成本[6]。為此，本工作采用等離子噴焊技術(shù)，以含5%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))硼的鐵基作為基礎(chǔ)成分，探討Cr 元素對Fe-5B 系堆焊合金的組織結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能的影響。

1 試驗(yàn)材料及方法

1.1 制備試樣

基體材料為Q235 低碳鋼鋼板，尺寸為150 mm×100 mm×10 mm，Q235 鋼的化學(xué)成分如表1 所示。

堆焊材料的制備采用不同Cr 含量的Fe-B-Cr 系合金粉末(即還原鐵粉、硼鐵粉和鉻鐵粉)，并添加少量的硅鐵粉、鈦鐵粉和低碳錳鐵粉(合金粉末的化學(xué)成分見表2)，將合金粉末進(jìn)行聯(lián)合脫氧、脫硫，以防止堆焊層產(chǎn)生氣孔。為使堆焊層具有一定的深寬比，每組合金粉末配制200 g，等離子堆焊合金粉末設(shè)計(jì)見表3。……