等離子熔覆相變過程研究.pdf

1、等離子熔覆表面改性技術是在金屬表面通過按照程序軌跡運行的等離子束流在高溫下通過同步送粉方式獲得優(yōu)異性能的、冶金結(jié)合的、低成本的表面工程技術，它因具有廣闊的應用前景、巨大的經(jīng)濟效益和社會效益而在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛采用。其技術優(yōu)勢在于能夠在金屬零件表面快速依次形成與弧斑直徑尺寸相近的熔池，將合金粉末同步送入弧柱或熔池中，粉末經(jīng)快速加熱，呈熔化或半熔化狀態(tài)與熔池金屬混合擴散反應，隨著等離子弧柱的移動，合金熔池迅速凝固，形成與基體呈冶金結(jié)合的涂層。

2、本文通過在20Cr鋼基體表面熔覆一層高性能的Fe基合金粉末制備試樣，利用光學顯微鏡(OM)、掃描電鏡(SEM)、X射線衍射儀(XRD)、電子探針(EMPA)以及顯微硬度計等實驗設備對熔覆層和熱影響區(qū)的組織、相組成、顯微硬度等進行了分析測試，通過實驗結(jié)果結(jié)合金屬學理論對等離子熔覆凝固和相變規(guī)律進行了系統(tǒng)的分析和闡述。
　　通過熱力學判據(jù)分析粉末配方中的成分可能發(fā)生的主要反應結(jié)合試樣中C、Cr含量利用Cr-C二元相圖和Fe-Cr-C三

3、元相圖分析M7C3和M23C6的形成的可能性和形成原因及形成過程。根據(jù)分析結(jié)果，M7C3是在1755℃以下產(chǎn)生的，溫度降至1576℃以下時發(fā)生包晶反應生成一次M23C6，由于掃描順序的原因，后面熔覆的焊道會對之前熔覆焊道產(chǎn)生熱作用，導致部分M7C3繼續(xù)分解為二次M23C6。
　　綜合光鏡、XRD、電子探針分析結(jié)果，可知等離子熔覆冶金層內(nèi)存在的結(jié)晶形態(tài)包括平面晶、胞狀晶、樹枝晶以及破碎枝晶形成的少量等軸晶。在冶金層中的存在的組織主要

4、由中上部的大塊合金碳化物和大量無規(guī)則分布的共晶組織以及在底部與破碎枝晶混合生長的共晶組織組成，其組成相主要由α-Fe或γ-Fe基底上的Fe-Cr-C系組成物（Fe，Cr）7C3、（Fe，Cr）23C6以及少量共晶化合物組成。對冶金層內(nèi)不同組織進行硬度測試，由于其分布形態(tài)和硬質(zhì)相組成含量不同而表現(xiàn)出不同的硬度，硬質(zhì)相含量較高的大塊合金碳化物的硬度高于冶金層中上部的共晶組織，而冶金層中上部的共晶組織硬度高于冶金層底部分布較少的共晶組織。在平

5、行于冶金層方向的同一平面上出現(xiàn)了兩種不同的熱影響區(qū)：在原奧氏體晶界上析出粗大先共析鐵素體，其中夾雜著珠光體和鐵素體的相變重結(jié)晶區(qū)；由索氏體和鐵素體組成的晶粒細化區(qū)。通過各種實驗方法對這兩種不同熱影響區(qū)的組織形貌、形成過程、組織性能分別進行研究分析，包含有珠光體組織的大塊體素體的熱影響區(qū)在綜合性能上低于索氏體和鐵素體混合形成的熱影響區(qū)，但從整體性能上來講均能達到使用性能要求。
　　對等離子熔覆熔池內(nèi)存在的對流現(xiàn)象通過枝晶迎流偏轉(zhuǎn)、枝