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1、分類號(hào)：TG455密級(jí)：UDC：620編號(hào)：201421803009河北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文冷軋輥表面耐磨層梯度成分設(shè)計(jì)及組織性能分析論文作者：陳翠玲學(xué)生類別：全日制學(xué)科門類：工學(xué)學(xué)科專業(yè)：材料加工工程指導(dǎo)教師：陳翠欣職稱：副教授資助基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（No.51304059）DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofMaterialsProcessingEngineeringGRADIENTCOMPOSI
2、TIONDESIGNANDMICROSTRUCTUREOFHARDFACINGMATERIALFORCOLDROLLbyChenCuilingSupervisor:AssociateProfessorChenCuixinMay2017ThisworkissupportedbytheNationalNaturalScienceFoundationofChina（No.51304059）摘要工業(yè)生產(chǎn)上軋輥失效造成生產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量下降，為節(jié)約成本及減少替換新輥帶來的資源浪費(fèi)，可采用堆焊技術(shù)對(duì)其進(jìn)行修復(fù)，然而母材與硬面層在物理
3、性能和化學(xué)成分上的顯著差異造成了表面應(yīng)力大、易于產(chǎn)生裂紋等問題，因此，控制堆焊層的組織狀態(tài)、降低表面應(yīng)力對(duì)提高軋輥性能和延長其使用壽命至關(guān)重要。本文選用鐵基堆焊材料，設(shè)計(jì)出了冷軋輥表面耐磨層梯度成分合金體系。主要內(nèi)容包括：1、考慮硬面層硬質(zhì)相類型、形態(tài)和大小以及熔敷組織類型，通過添加Ti、Nb等強(qiáng)碳化形成元素來獲得MC型硬質(zhì)相，同時(shí)添加納米TiO2實(shí)現(xiàn)彌散強(qiáng)化和細(xì)晶強(qiáng)化，設(shè)計(jì)出了具有良好強(qiáng)韌性和耐磨性的硬面層成分。通過對(duì)熔敷層物相、顯微組織、硬度、磨損特性的觀察，研究了TiO2的添加對(duì)硬面層組織性能的影響。結(jié)果表明
4、，適當(dāng)含量的TiO2，使硬面層硬度略有提高，摩擦系數(shù)降低，熔敷層晶粒細(xì)化，生成Ti-Mn-Nb-Si-O-S系復(fù)合氧化物-硫化物夾雜。當(dāng)TiO2含量為0.2wt.%時(shí)，硬度為55HRC，平均摩擦系數(shù)最低為0.5615。2、對(duì)熔敷金屬進(jìn)行兩次回火熱處理，研究了回火對(duì)硬面層組織性能的影響。500℃、560℃、620℃一次回火后硬面層硬度基本不變，560℃二次回火后，硬面層組織更加均勻，硬度變化不大，這表明熔敷金屬具有較高的抗回火能力。3、通過對(duì)硬面層合金系及基體9Cr2Mo合金系疲勞曲線的模擬，主要研究了兩者在不同溫度
5、下的疲勞特性。結(jié)果表明，400℃溫度內(nèi)，硬面層的疲勞性能不如基體，但到600℃高溫時(shí)，硬面層表現(xiàn)出與基體相當(dāng)?shù)钠谛阅?，硬面合金系具有良好的高溫疲勞性能?、通過模擬計(jì)算不同合金體系的線膨脹系數(shù)、熱導(dǎo)率、電阻率、凝固區(qū)間等熱物理性能參數(shù)和CCT曲線，設(shè)計(jì)出過渡層合金體系，有效控制了堆焊層的組織狀態(tài)和表面應(yīng)力。通過降碳、添加其它合金元素來調(diào)整過渡層的熱物理性能參數(shù)及組織狀態(tài)，研究了稀釋率對(duì)組織性能的影響。結(jié)果表明，20%稀釋率降碳后的合金系得到下貝氏體和馬氏體的混合組織，添加0.5wt.%Al后能改善過渡層熱物理性能
6、參數(shù)。5、將過渡層堆敷于母材與硬面層之間。金相組織觀察表明，與無過渡層時(shí)相比，添加過渡層后能夠避免界面熔合線附近產(chǎn)生粗大組織。關(guān)鍵詞：表面堆焊納米TiO2梯度成分耐磨性熱物理性能IABSTRACTThefailureofthewidelyusedback-uprollsinindustrialproductionhasanegativeeffectonthequalityofproducts.Inordertosavecostandavoidmaterialwasteforthereplacementofnewro
7、lls,Overlayingweldingtechniqueisusuallyemployedtodeposithardfacing.However,thegreatdifferenceofphysicalandchemicalpropertiesbetweenbasemetalandhardfacinglayercanresultinlargesurfacestressandsomecracks.Therefore,itisessentialtocontrolmicrostructureandreducingsu
8、rfacestressofhardfacingtoimproveroll’sperformanceandextenditsservicelife.Inthisstudy,gradientcompositionofhardfacingforcoldrollwasdesignedusingFe-basedmaterial.Themaincontentsareas
