ni35b―co包wc電弧熔覆層性能研究

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1、Ni35B―Co包WC電弧熔覆層性能研究　　【摘要】采用電弧熔覆技術(shù)，在45CrNi基體上制備Ni35B-Co包WC熔覆層，分析了Co包WC含量對(duì)熔覆層性能及組織成分的影響。研究結(jié)果表明，Ni35B-Co包WC熔覆層具有較高的硬度和耐磨性，且隨Co包WC加入量的增加而增大。　　【關(guān)鍵詞】電弧熔覆；熔覆層性能；強(qiáng)化機(jī)制　　工程材料的磨損和腐蝕等現(xiàn)象大多從表面開始，因此材料表面保護(hù)具有重要的工程應(yīng)用價(jià)值。耐磨材料的研究在向提高材料整體耐磨性方向發(fā)展的同時(shí)，各種表面改性技術(shù)及工藝在耐磨材料中的應(yīng)用也日益受到重

2、視。電弧熔覆是材料表面熔融強(qiáng)化技術(shù)的一種新方法。它是利用高能密度的壓縮電弧束將具有不同成分、性能的合金與基體表面快速熔化，在基體表面形成與基體具有完全不同的成分和性能的合金層（修復(fù)層）的快速凝固過程。作為熔覆材料，陶瓷及金屬陶瓷（SiC、WC、TiC等）具有高脆性，熔覆成形性很差，單獨(dú)形成熔覆層的可能性不大，一般都將其與具有良好強(qiáng)韌性的材料配合使用，目前應(yīng)用較多的是鎳基自熔合金?！　”疚囊訬i35B-Co包WC作為熔覆材料，研究了Co包WC含量對(duì)熔覆層硬度、耐磨性、及微觀組織的影響，從而分析熔覆層的強(qiáng)化

3、機(jī)制?！　?.實(shí)驗(yàn)方法　　1.1材料選擇　　以45CrNi鋼板為基材，制成30×30×45mm3試塊，表面磨光。熔覆材料：Ni35B-Co包WC。45CrNi和Ni35B的化學(xué)成分見表1?！　?.2實(shí)驗(yàn)內(nèi)容　　采用自制的送粉裝置進(jìn)行電弧熔覆，熔覆材料粉經(jīng)200℃烘干4h在電弧熱源下燒熔，電流125A、送粉率350～400mg/s，工件移動(dòng)速度8.3-13.3mm/s，氬氣流量10L/min，采用搭接熔覆，熔覆材料見表2。將上述熔覆獲得的熔覆層分別在MM6臥式顯微鏡下進(jìn)行顯微組織分析；在HX-1000顯微

4、硬度計(jì)下進(jìn)行熔覆層硬度及熔覆層與基體結(jié)合界面附近硬度梯度檢測(cè)；在SKODA快速磨損試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行熔覆層快速磨損實(shí)驗(yàn)，比較其耐磨性；采用RigakuXJ1-2/50晶體結(jié)構(gòu)分析儀進(jìn)行熔覆層物相鑒定；采用JEM-2000EX進(jìn)行物相形態(tài)觀測(cè)和結(jié)構(gòu)鑒定?！　”?熔覆材料配比%　　序號(hào)1234　　Ni35B90807060　　Co-WC10203040　　2.實(shí)驗(yàn)結(jié)果　　2.1顯微組織檢測(cè)結(jié)果　　將獲得的熔覆試樣沿垂直于熔覆層方向斷開，對(duì)其橫斷面進(jìn)行顯微組織觀察，其結(jié)果見圖1?！　.Co-WC10%b.Co-W

5、C20%　　c.Co-WC30%d.Co-WC40%　　圖1熔覆層及熔覆層與基體結(jié)合界面顯微組織　　5%HNO3+C2H5O腐蝕250×4　　2.2熔覆層及熔覆層與基體結(jié)合界面硬度檢測(cè)結(jié)果　　對(duì)上述顯微組織分析試樣分別進(jìn)行熔覆層及熔覆層與基體結(jié)合界面硬度檢測(cè)，其結(jié)果見圖2?！　D2不同成分熔覆層硬度及熔覆層條件與基體結(jié)合界面硬度梯度　　2.3快速磨損實(shí)驗(yàn)結(jié)果　　將熔覆獲得的試樣加工成：25×40mm2的快速磨損試樣，熔覆層表面磨光，進(jìn)行快速磨損實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)條件是：載荷15kg，行程3000轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速675轉(zhuǎn)

6、/分，硬質(zhì)合金磨輪直徑30mm，寬度2.5mm。其結(jié)果見圖3。　　圖3不同Co-WC含量相同磨損下的磨損體積　　3.分析與討論　　物相分析和電子顯微分析結(jié)果表明，隨著Co-WC的相對(duì)含量的增加，產(chǎn)生的物相種類也有較大的變化，總的趨勢(shì)是：隨Co-WC相對(duì)含量的增加合金化合物的種類增多，Co-WC相對(duì)含量為10%時(shí)，熔覆層中只有γ-Ni（Me）和M6C型的Fe3W3C-Fe4W2C、Co3W3C；Co-WC的相對(duì)含量為20%-30%時(shí)，又增加了α-Fe（Me）和Cr2Ni3B；Co-WC的相對(duì)含量大于30%

7、時(shí)，又增加了WC相。4　　硬度檢測(cè)和磨損實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨著Co-WC相對(duì)含量的增加，熔覆層的硬度和耐磨性均有增大的趨勢(shì)。這是因?yàn)椋海?）由于Co-WC的加入，熔覆層中生成了大量的合金化合物，合金化合物數(shù)量的增多，提高了熔覆層的強(qiáng)度和硬度；（2）隨Co-WC相對(duì)含量的進(jìn)一步增加，熔覆層中相繼生成Cr2Ni3B相和WC相，這些相均以高度彌散狀態(tài)析出，與高度彌散的粒狀M6C型合金化合物顆粒共同起到彌散強(qiáng)化的作用；（3）在熔覆層中形成了含鉻較多的α-Fe（Me）固熔體，起到了固溶強(qiáng)化的作用；（4）由于C、Cr及

8、B等合金元素溶入γ-Ni（Me）基體中而使其得到固溶強(qiáng)化?！　?.結(jié)論　　（1）采用電弧熔覆Ni35B-Co包WC混合材料獲得的熔覆層，具有較高的硬度。熔覆層的硬度和耐磨性隨Co-WC的加入量的增加而增大?！　。?）熔覆層的強(qiáng)化機(jī)制是：形成細(xì)小的合金化合物網(wǎng)架；高度彌散的粒狀合金化合物顆粒和極細(xì)小Cr2Ni3B、WC顆粒的彌散強(qiáng)化；C、Cr及B等合金元素溶入γ-Ni（Me）基體中的固溶強(qiáng)化?！　⒖嘉墨I(xiàn)：　　[1]唐琳琳，羅輝，張?jiān)颍牧?/p>