畢業(yè)設計（論文）-高鉻鑄鐵高頻堆焊工藝及性能的研究.doc

i鄭州大學畢業(yè)設計（論文）題目：高鉻鑄鐵高頻堆焊工藝及性能的研究ResearchonPropertyofHighChromiumCastIronProducedwithHigh-frequencyCompounding指導教師：XXX職稱：教授學生姓名：學號：專業(yè)：材料成型及控制工程院（系）：材料科學與工程學院完成時間：2008年5月30日ii摘要在機械零件磨損中，磨料磨損占了很大比重。采用高頻感應堆焊工藝在普通碳素結構鋼母材上堆焊一層23mm厚的高鉻鑄鐵耐磨層，可以同時具備兩種材料的優(yōu)點，滿足零件對韌性和耐磨性的要求。本文主要對亞共晶、共晶、過共晶高鉻鑄鐵組織進行金相分析，并測量堆焊層的硬度，研究分析了不同的高鉻鑄鐵組織與耐磨性的關系。實驗得出，與亞共晶、共晶組織的高鉻鑄鐵相比，過共晶高鉻鑄鐵具有更好的抗磨料磨損性能。關鍵詞：高頻堆焊；高鉻鑄鐵；耐磨iiAbstractInthemechanicalpartswearing,Abrasionhasbeenalargeproportion.Wearing-resistinglayofhighchromiumcastironwascompoundedonthelowcarbonsteelplatewithHigh-frequencycompoundingmethods.Atthesametimethatcanhavetheadvantageoftwomaterials,meettherequirementsoftoughnessandWearabilityofparts.Thisarticleprocessmetallographicanalysisofthehighchromiumcastironwithdifferentcomposition,andmeasurethehardnessofsurfacing,analysistherelationsbetweendifferentcompositionofhighchromiumcastironandWearability.TheresultsshowthattheHyper-ectectichighchromiumcastironhaveExcellentWearabilitycomparewiththehypoeutecticandEutectichighchromiumcastiron.Keywords:High-frequencycompounding；highchromiumcastiron；wear-resistI目錄摘要.iAbstract.ii1概述.11.1研究的目的及意義.11.2各種堆焊方法的比較.11.2.1手工電弧堆焊.21.2.2氧-乙炔焰堆焊.21.2.3自動埋弧堆焊.21.2.4氣體保護電弧堆焊.31.2.5等離子弧堆焊.31.2.6高頻感應堆焊.41.3堆焊的應用現(xiàn)狀及前景.41.4研究目標和研究內容.52實驗過程.72.1實驗材料的選取.72.1.1實驗材料的選取依據(jù).72.1.2母材的選取.72.1.3高鉻鑄鐵成分的選取.72.1.4焊劑的選用.82.2試驗目的、方法及步驟.92.2.1試驗目的及方法.92.2.2實驗設備及材料.92.2.3實驗步驟.93.實驗結果與討論.113.1母材組織分析.113.2復合層化學成分和硬度關系的分析.124結論.17參考文獻.18附件1.18附件2.20附件3.21附件4.22附件5.23外文翻譯.24外文原文.36II致謝.4311概述1.1研究的目的及意義目前,機械零件大多數(shù)是用金屬材料制造的,在使用過程中會發(fā)生磨損.隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展,機械零件經常在異常復雜和苛刻的條件下工作,大量的機械零件往往因磨損,腐蝕或磨蝕而報廢.這就要求在高溫高壓、承受較大載荷以及氧化、磨蝕等工作條件下的機械裝備表面具有良好的耐磨、耐腐蝕、耐高溫和抗氧化等性能。統(tǒng)計資料表明:在失效的機械零件中,大約有75%80%是屬于磨損。供給機器的能量大約30%50%消耗于摩擦和磨損過程中。僅對我國冶金、煤炭、電力、建筑材料、農機等5個部門的不完全統(tǒng)計,金屬件在與砂土、礦石、水泥相接觸過程中被磨損的鋼材量就在100萬噸以上,再考慮因更換設備而降低的生產效率,1年所浪費的資金估計可高達30億元。目前，由磨料磨損所造成的經濟損失占全部磨損的50%以上。各種機械及零部件幾乎都存在磨料磨損。磨損可導致設備構件的壽命下降，嚴重的，還會引起機械設備的事故，降低勞動生產率，進而造成社會資源的浪費，限制了工業(yè)向現(xiàn)代化和自動化的發(fā)展。因此，研究高性能的抗磨材料堆焊于機械及零部件表面，提高設備的使用壽命，對減少停機和維修，充分發(fā)揮材料性能節(jié)約用材，提高產量，增加效益，都有重大意義。另外，對于篩板、襯板、鄂板等這些采用高硬度材料制造的耐磨件，不僅生產成本高，而且脆性大，因而在強烈沖擊載荷條件下使用時受到限制。在礦山、水泥等工業(yè)領域中，有許多抵抗磨粒磨損的工件都采用高硬度的鉻系合金白口鑄鐵，然而其中部分易損件要求與設備的某些部位裝配一起，需要對其非工作面進行機械加工，在這些情況下整體用高硬度材質就難以滿足要求。還有一些易損件只要求特定的部位磨損到一定的尺寸后就失效報廢，整體采用高硬度的耐磨材料就顯得極不經濟。所以，如果采用工作表面硬度高而非工作表面具有一定韌性或加工性能的雙金屬耐磨材料制造這類易損件，則是既經濟又安全合理的設計。而堆焊正是解決這些問題提高機械零部件表面性能的一種重要方法5,12。1.2各種堆焊方法的比較堆焊是熔焊的一個分支是金屬晶內結合的一種熔化焊接方法。因此凡是屬于熔焊的方法都可以用與堆焊。生產中采用的堆焊方法很多，有手工電弧堆焊、氧-乙炔焰堆焊、自動埋弧堆焊、氣體保護堆焊、等離子弧堆焊、電渣堆焊、高頻感應堆焊等。目前應用最為廣泛的是手工電弧堆焊和氧-乙炔焰堆焊。21.2.1手工電弧堆焊手工電弧堆焊與一般手工電弧焊的特點基本相同，設備簡單、使用可靠、操作方便靈活、成本低適宜于現(xiàn)場堆焊，可以在任何位置焊接，特別是能通過堆焊焊條獲得滿意的堆焊合金。因此手工電弧堆焊是目前主要的堆焊方法之一。手工電弧堆焊的缺點是生產效率低、勞動條件差、稀釋率高。當工藝參數(shù)不穩(wěn)定時，易造成堆焊層合金的化學成分和性能波動，同時不易獲得薄而均勻的堆焊層。手工電弧堆焊主要用于堆焊形狀不規(guī)則或機械化堆焊可達性能差的工件。由于手工電弧堆焊熔深較大，稀釋率較高，堆焊層硬度和耐磨性下降，所以一般需堆焊23層。但堆焊層數(shù)較多時，易導致開裂和剝離，為此常對工件采取預熱和緩冷措施，預熱溫度由堆焊部位的剛性等因素確定。1.2.2氧-乙炔焰堆焊氧-乙炔火焰是一種多用途的堆焊熱源，火焰溫度較低（30503100），而且可以調整火焰能率，能獲得非常小的稀釋率（1%10%）。堆焊時熔深淺、母材熔化量少。獲得的堆焊層薄，表面平滑美觀、質量良好。氧-乙炔焰堆焊所用的設備簡單，可以隨時移動，操作工藝簡單、靈活、成本低，所以得到較為廣泛的應用，尤其是堆焊需要較少熱容量的中、小零件時，具有明顯的優(yōu)越性5。1.2.3自動埋弧堆焊自動埋弧堆焊是利用埋弧焊的方法在零件表面堆敷一層有特殊性能的金屬材料的工藝過程。其目的是為了增強材料表面的耐磨、耐腐蝕等性能。埋弧堆焊的實質與一般埋弧焊接沒有本質的區(qū)別，自動埋弧堆焊與一般的自動埋弧焊大致相同，所采用的設備完全是自動埋弧焊的設備。但為了增加熔敷率，降低母材稀釋率，二者之間也存在差別，即自動埋弧堆焊希望在不降低生產率的條件下獲得最小的溶深。在自動埋弧堆焊過程中，堆焊工件和焊絲在堆焊電弧的高溫作用下被局部和全部熔化。為了保護熔融金屬免受周圍空氣的影響、保存堆焊電弧的熱量和防止金屬飛濺，一般采用細顆粒狀焊劑覆蓋在堆焊區(qū)上。堆焊電弧使顆粒狀焊劑部分熔化，維持堆焊電弧在熔融焊劑所形成的彈性外殼的空間中燃燒。這個彈性外殼可靠地將堆焊熔池隔絕于空氣。自動埋弧堆焊比手工電弧堆焊能更有效地保護熔融金屬不受空氣影