采用药芯焊丝埋弧堆焊方法制备含1.25%～1.75%C,15%～25%Cr,1.5%～1.8%V,2%～3%W和0.6%～1.0%B(质量分数)的高铬不锈钢合金,借助光学显微镜、扫描电镜和X射线衍射等分析手段,研究其显微组织、表面形貌及成分分布,考察碳化钨及碳含量对高铬堆焊合金硬度和耐磨性的影响。研究结果表明,高铬堆焊合金的显微组织由α-Fe+(Cr,Fe)23C6+(Cr,Fe)7C3+WC+TiB2等组成,其中,碳化钨颗粒从药芯焊丝过渡到堆焊合金前未完全熔化,阻碍晶粒长大,并使其粒度为5～10μm,因
### 高铬不锈钢堆焊合金的超细化显微组织及耐磨性
#### 一、研究背景与意义
在工业生产中，机械设备零部件如破碎机滚筒、衬板、磨煤机辊套等经常受到磨损作用，为了延长这些部件的使用寿命，通常会采用堆焊技术在其表面形成一层具有高耐磨性的合金层。高铬铸铁合金因其优异的耐磨性和耐腐蚀性而被广泛用于这类应用场合。本研究通过采用药芯焊丝埋弧堆焊方法来制备含有特定化学成分（1.25%～1.75%C, 15%～25%Cr, 1.5%～1.8%V, 2%～3%W 和 0.6%～1.0%B）的高铬不锈钢合金，并对其显微结构、表面形貌及成分分布进行了深入分析。
#### 二、实验方法
本研究采用药芯焊丝埋弧堆焊方法来制备高铬不锈钢合金，具体的化学成分包括1.25%～1.75%C, 15%～25%Cr, 1.5%～1.8%V, 2%～3%W 和 0.6%～1.0%B。通过这种特殊的焊接工艺，可以有效地控制合金的微观结构，从而改善其性能。为了全面了解合金的性质，采用了多种分析手段：
1. **光学显微镜**：用于观察合金的宏观显微结构。
2. **扫描电子显微镜 (SEM)**：用于观察合金表面的微观形貌。
3. **X射线衍射 (XRD)**：用于确定合金中的相结构。
#### 三、显微组织分析
研究发现，高铬不锈钢堆焊合金的显微组织主要包括以下几种成分：
- α-Fe：作为合金的基础相，提供了合金的基本框架。
- (Cr,Fe)23C6：一种复杂的碳化物相，具有较高的硬度，能够显著提高合金的耐磨性。
- (Cr,Fe)7C3：另一种类型的碳化物相，同样具备优良的耐磨特性。
- WC（碳化钨）：在合金中起到了重要的作用，由于其硬度极高，在合金中形成了超细的分散颗粒，有效地抑制了晶粒的长大。
- TiB2：硼化钛相，同样具有很高的硬度，有助于进一步提高合金的整体性能。
值得注意的是，碳化钨颗粒在药芯焊丝向堆焊合金过渡的过程中并未完全熔化，这使得合金中的碳化钨颗粒保持了一定的完整性，进而阻止了晶粒的进一步长大，最终形成的碳化钨颗粒大小约为5～10μm。
#### 四、性能评价
通过对合金进行硬度和耐磨性测试，得出了以下几个关键发现：
1. **硬度**：由于合金中弥散分布的碳化物颗粒的存在，显著提高了合金的硬度。
2. **耐磨性**：合金的相对磨损系数为实芯焊丝H25Cr3Mo2MnV堆焊合金的5~18倍，显示出极佳的耐磨性能。
3. **微观结构的影响**：由于碳化钨等硬质相的存在，有效地阻止了磨粒的嵌入，从而增强了合金的耐磨性。
#### 五、结论
通过药芯焊丝埋弧堆焊方法制备的高铬不锈钢合金具有优异的显微组织和耐磨性。未完全熔化的碳化钨颗粒有效地阻止了晶粒的长大，形成了超细的显微结构。这种特殊的微观结构不仅使得合金在无需预热和焊后缓冷的情况下不会出现裂纹，而且还极大地提高了合金的耐磨性能。因此，这种合金非常适合于制作高磨损环境下的机械零部件。
