5CrNiMo热作模修复用金属芯药芯焊丝及其堆焊层性能研究

摘要

堆焊修复模具可以极大的降低工业生产成本，提高生产效率，具有较高的现实意义和实用价值。现有较多采用手工焊条修复5CrNiMo热作模具的研究，相较于手工电弧焊，半自动CO2气体保护焊配合药芯焊丝进行模具钢修复具有高效、便于操作等优点，然而，5CrNiMo热作模具专用CO2气体保护焊药芯焊丝很少见，限制了CO2气体保护焊修复5CrNiMo热作模具的发展。
　　本课题以堆焊层为5CrNiMo钢为基础，降低堆焊层金属中的碳含量，提高堆焊层金属中Cr、Mo、V等合金元素的含量，保证堆焊层金属的硬度和性能，在药芯焊丝中加入适量的NaF，改善药芯焊丝焊接工艺性能。研制出一种用于CO2气体保护焊修复5CrNiMo热作模具的金属芯药芯焊丝。
　　采用优化的焊接工艺规范，在Q235钢板上堆焊6道4层。用高速摄影观察NaF含量对焊接电弧稳定性的影响，用X射线荧光光谱分析堆焊层金属合金成分及其含量，用洛氏硬度计测量堆焊层金属硬度，用光学显微镜和扫描电镜观察堆焊层金属微观组织，用BRUKER CETR-UMT摩擦磨损试验机进行高温摩擦磨损试验，观察磨损形貌，研究结果如下：
　　（1）在药芯焊丝中添加NaF作为稳弧剂，Na的电离点位较低，焊接冶金过程中极易电离，增加焊接电弧中的带电粒子，可以有效的稳定焊接电弧，减少焊接飞溅。当NaF含量为1.5％，焊接电弧最稳定，焊接飞溅最少。
　　（2）所研制的药芯焊丝堆焊层组织为马氏体与少量的残余奥氏体，其硬度高于锻造5CrNiMo，堆焊层金属高温摩擦磨损形式以粘着磨损为主，其高温磨损率较锻造5CrNiMo低18.75%。在回火热处理过程中，堆焊层金属中的Mo、V等合金元素与碳氮元素结合形成碳氮化物质点，提高堆焊层的硬度，提高了熔敷金属的高温耐磨性。当回火温度为550℃时，堆焊层金属的耐磨性能最好，磨损失重率较焊态下降了15.38%。
　　（3）焊态下，堆焊层金属在室温环境下，抗拉强度σb为1095.77MPa，屈服强度σ0.2为970.21MPa；在600℃环境下，抗拉强度σb为1061.93MPa，屈服强度σ0.2为926.24MPa，堆焊层金属高温稳定性好。

目录

声明

1 绪论

1.1课题背景及意义

1.2 5CrNiMo热作模具堆焊修复研究现状

1.3 金属芯药芯焊丝研究与发展现状

1.4 课题研究内容及目标

1.5 本章小结

2 试验材料、设备及试验方法

2.1 试验材料、设备

2.2 试验方法

2.3 本章小结

3 金属芯药芯焊丝设计

3.1 设计原则

3.2 药芯焊丝药芯粉选择

3.3 药芯焊丝填充率确定

3.4 药芯焊丝配方设计

3.5 本章小结

4 NaF对焊接工艺性能的影响

4.1 NaF对焊接电弧稳定性的影响

4.2 NaF对焊接飞溅的影响

4.3 本章小结

5 堆焊层金属性能研究

5.1 堆焊层金属焊态组织及硬度

5.2 堆焊层金属室温及高温拉伸性能

5.3 堆焊层金属高温耐磨性

5.4本章小结

6热处理温度对堆焊层金属性能影响

6.1 不同温度热处理对堆焊层金属组织及硬度

6.2 不同温度热处理后堆焊层金属高温磨损性能研究

6.3 本章小结

7 结论与展望

7.1 结论

7.2 论文创新点

7.3 展望

致谢

参考文献

附录 攻读硕士学位期间发表的学术论文