1 引 言2.l 试验用材 试验采用5种镍基粉末,详细成分见表1。 镍基合金粉末热喷涂重熔覆层改质法已被 粒度约为 200目。广泛地应用于机件的抗磨强化<门。该合金层在_)室温下的耐磨性已被人们认可。国内外已有许_多资料,介绍了这类合金的相图、成分和结 171·8 16·0 0·7 3·5 3·0 0构<‘j,并对其重熔后的组织特点进行了详细的 2 69.9 14 10 0.6 2。3.5。分析<3>,研究了合金中的硼化物、碳化物、硅化 3 31 14 46.81.2 3。4。。物及金属间化合物的形态和分布。但是对于这 4 49.7 13 15 0.8 3.0 3.5 15类合金涂层的高温性能特点,研究甚少。5 251 14.7 12 0.8 3。4 40 加有BJ的镍基合金,熔点会随合金成分—— 。wt%。U.37wt%,xMnU.3b%”U.bbTh,Dha,——cywfor:!Al IchAsMAnAsAs eoddedrirt”’·,OVV v。一 川XWb l,I功N口厂人凹J 口】区’工u皿O已HJ’I_^。’_H^_。冗’。__、_ u.u’vi.=tau.uuwn.o’ =uuuwira----- 去d卜I卜刀hk大d刀oh曰L卜士0A如人hJ口上1 一卜Cq杜卜H～一穴刃.了人l口m1卫EJ且IH刀巳LIJ王义po口】,L土刀巳0 ’’--’’-- ktkt25 口__电二回卫上座。,、.,·,…·-,,卫A币本么匠用r0仁卜.厂7丁刀4Uthth入 IDthffiH、、。。r.---,。,,、回Uffiffi.扛用。血刀卜口职咄6条件下工作的机件耐磨性的提高,将是很有意2.3 R层及巨熔工艺义的。采用国产氧-乙炔火焰粉末喷焊枪,二步法 作力热强度,人们很关心的另一个性能是 喷成,涂层厚度约为 1mm。重熔时以尽可能短覆层抵抗热冲击破坏的能力,因为如果没有足 的时间达到镜面反光为原则,喷熔后在空气中够的耐热疲劳性,在冷热交替的条件下,再高硬 自然冷却。度的涂层也不能应用。2.4 高温硬度试验及热疲劳试验 本研究配制了 5种镍基合金,以此为对象,采用国产 HBE刁50型高低温用布氏硬度对镍基合金重熔层的高温硬度变化及热疲劳特 计,载荷 F—187.skg,压头直径 D—2.smm,性进行了考查。保持时间308,试验在高真空下加温进行。硬度 值用下式计算:2 试验方法HBc【ZF八D·(D一一)〕X 0.102 式中d为试验点压痕的平均直径。热疲劳试验在自制的涂层热疲劳试验机进3.1 高温埂度行,热循环方式是:500C加热一淬水冷却。20钢基体及5种Ni基合金重熔层在室 温、300℃、350℃和450℃的硬度值的测量结果3 试验结果 见表2。、_、 图 15种镍基合金重熔层纵剖显微组织形貌(400 X)衰2 基体及 5种巨治召层在不同沮度下的便度(HB)用 4“覆层试样进行500C加热水淬 200次 试样 22C 300C 350C 450C 循环后,无异常现象,纵剖后覆层开裂值况见图WZ。 厂 818 806 580 580_。一.__。__、_。———、一 818 818 660 260 e“’TJ7垒已。侗r购厕卜.、哪 592 426 438 452 e.””。Wtett。t。i 2。573 452 WW:ji@dg-W、t——” 725 468 404 404 WW:lf。7FSWeN。2:fll4*-re’ir.f 484 404 452 426 WMWMXi_J4kBPIF%ngl{N, 3”468 484 452 404 MWi.MW”et 468 468 468 544 回回回回回回回回回回圃M一忆回问回酶.鼻7-.用 873 890 932 728 ?%。W&wighw31qM”7”:。r 4# 890 722 890 746 780 818 780 746 田 2 200次热循环后召层开裂憎况(100X) 7口口 890 890 842 c二口 5”866 866 818_.ol-。、t 仰4 扦祈忻饭· 842 866 818””””’”’ 770 170 164 167 148-_。_____ .___4.1 回矗巨沼层硬匠随沮压的羹化规@ 20钢 211 167 170 150——一””—————”————一’”——”—”””’ 140 158 167 156、。、、-H。。、、-.、。,。。。。。,。——平均值,硬度随温度的变化曲线可由图3表示. 。。。。。。。,由图可见,不论那种合金,随温度的升高硬度都 所试验的5种镍基合金重熔层纵剖后的显 会有所下降,但是它们都有各良的规律:广合微组织形貌见图 1。’金在室温的硬度是 802HB,升温到 300C时为3.3＄疲劳8llHB,其后随温度的上升,急剧降低,到350C,降至710HB,到450C,降至498HB。显 元素的比例不同,使形成的化合物硬度或浓度然这种合金覆层在300℃以下会有很好的耐磨 较低而造成的。而1“,4“和5”合金在室温下生强化效果,而在350C以上使用时耐磨性会大 成的化合物对Ni基体都有很大的强化作用,硬幅度下降;2“合金在室温下硬度也比较高,为 化程度是大致相同的,但是由于4“和5“存在630HB,但是当温度升到300C时就降为 许多外加的Cr人。颗粒,这些颗粒在重熔时不447HB,成为中等硬度,其后硬度不再明显下 熔化,而是机械性地嵌入镍基合金之中,起弥散降,较为稳定;3”合金在室温和高温下,都呈现 强化的作用,使其室温硬度更高。中等硬度,其温度敏感性不大,变化与20钢基 至于高温下的硬度不仅受成分的影响,组体几乎一样,随温度的上升仅有少量下降;4“织结构的影响更重要,参照图1可进行如下分合金的室温硬度为848HB,在350C以前,几乎 析:没有下降,到450C仍有740HB的高硬度,因 广合金层,几乎不含CrsC。和Fe,组织上此,该合金覆层用于450℃以下的机件耐磨强 由细的枝晶区和较小的等轴晶区组成。因此比化,将是很有效的;5”合金层,硬度与温度的关2“合金有较高的室温硬度,但是起强化作用的系和 4”相当。主要是 Ni和 Cr的 B化物和a化物的硬质点, tNH。。这些化合物的熔点都较低,即随温度的上升,会 一如儿\HN 较快软化,因此表现出硬度随温度上升迅速下 ’”“【N 一 降。其中的Ni基体(固溶体)具有较高的熔点, _。八W 在升温时,本身的软化和20钢基体相似,应是 自__I’, w 不明显的。 元、。厂厂二Z二二一一丐d2“合金层,几乎全部是棉絮状的较粗大的 四～yi T 一 。。0卜,等轴晶组织,这种组织较软。当温度升到300℃ 2;OF 时,固溶于这些晶粒中的化合物的强化作用基 180卜W- 本消失,所呈现的硬度基本上是含有Cr和Fe ‘””茹喻了一衣r一茄了一掠一 的Ni固溶体的硬度。不过,这种硬度比较稳定, 温度(℃)_.__。_______ 图 3 5种镍基合金覆层及 20钢 到 450℃不会有明显下降。 基体的硬度随温度的变化3”合金层实际上是固溶有大量*的Fe 从以上合金覆层高温硬度的变化情况可发 合金层,其强化相主要是呈较大矩形长条的现,所配制的镍基合金重熔覆层后大致上可分CrC相< ‘J及(FeCrh厂。相,这类碳化物和F今Ni两种情况:若合金层中含有较多的Cr人。化合固溶体虽然室温硬度也不太高,但是在相当高物或 Fe元素,可以抑制温度升高时硬度的下 的温度下不会软化。降,而不含这些物质的 Ni七r习8合金,随温 4“和 5“合金层,合金基体组织和广相当,度的升高,硬度会急剧下降。但是合金中都含有高硬度的Cr。C。外加粒子,4.2 合全重熔层组织分析 这些硬质点在防止高温软化方面,有相当重要 各种镍基合金重熔层的硬度随温度的变化 的作用;在温度升高时,基体中的冶金反应生成是与其显微组织特点分不开的。的化合物也会象广那样软化,但是,硬质的 许多文献‘’-“都研究了这类合金的组织结Cr人z粒子阻碍了附近基体的变形,宏观上即构,认 为这类合金在室温下之所以呈现高硬度,表现出硬度下降减慢。曲线略为升高,是测量误是由于其 生成多种硬质化合物,如:*勺B,*5出,差造成的。Ni。St,Cr。C。,冬CrB等的 强化结果。一般来说,5“合金层虽然硬度和广有相同的优势,但2”和3”合金之所以室温硬度较低,是由于合金是由于其含Cr。C。比例较大,相对来说金属熔体太少,在重熔时,不能根好的熔合,因此在显 腐蚀。但是,对于以耐磨为目的的表面强化。这徽组织上的irlC:粒子和Ni基合金之间出现 种垂直性的裂纹不会削弱涂层的结合力,而又许多气孔,使涂层疏松,而且工艺上使流动性恶 不会影响表面的抗磨伎,因此,经过200次的急 /。化,表面诅糙。实验中发现,为了使涂层充分熔 冷热循环,也不能说是失效了,即4”理层的热合,必须提高加热温度,结果使界面20钥基体 疲劳性是良好的。晶粒严重长大,如图4· 回回回回回回回回回回回——-5 结 论 回回回回回回回回回回回回(1)镍基合金重熔层按成分的不同在室 回回回回口回回回回回口回 温下可有各种硬度,并且,在300℃以下,大部 回回回回回口口回B回二n 分合金的硬度都不会明显降低,大致保持着室 回【回n回回回回回回旺n磁”-温的硬度大小. 昭口叼圆8四嗽回阶”回阮一(2)含有较多Cr:C:颗粒或Fe元素的 图4 5。涂后!焙时界田臼体品位长大umX)Ni基合金,硬度随温度的下降缀馒,但Fe的强 化作用较弱,而Cr。C:的强化作用非常显奢. 掠上所述,4”合余层是用于高温耐磨强化(3)Cr
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