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1、上海交通大学学报第卷 第期冲阀门密封面堆焊材料高温耐磨性的研究姚寿山法皓朱燕萍胡文政上海交通大学材料工程 系顾博锦潘大有上海电站辅机厂摘要对钻基合金焊 条、镍 基一粉 末、焊条和焊条制 备的阀门密封面堆焊层,进行了从 室温 至的粘着磨损试验 研究结 果表明组 对材料、组对 方式和粘着磨损试验温度都会影响堆焊层的耐磨性 结合堆焊层的高温硬度试验、高温金相和电子金相分析,探讨了高温粘着磨损的机理关键词阀门堆焊 耐磨 性粘着磨损中图法分类号引言阀门密封面不仅受到擦伤、挤压和冲击等因素的作用,同时也受到高温、高压流体的冲刷、腐蚀和氧化作用,实际工况条件十分复杂和恶劣,阀门密封面极易损伤因此,选择合适的
2、阀门密封面的材质和组对方式直接影 响到阀门的使用寿命长期以来,国内外均采用钻基合金作为高温、高压阀门密封面的主要 堆焊材料,但是,金属 钻是一种稀贵的重要战略物资,价格不断上升因此近年来,各国科学家一直在研究采用较廉价的金属或合金来取代钻基合金作为高温、高压阀门密封面 堆焊 材料闭本文采用 国产镍基合金粉末一、焊条。和焊条种堆焊材料,分析比较了它们与钻基合金焊条的堆焊试样在不同组对情况 下从室温到高温下的粘着磨损行为材料 与试验方法试验所采用的种堆焊材料的堆焊层化学成分和堆焊焊接规范见表、表基体材料均为一型不锈钢 试样尺寸参见图加工后的试样堆焊层厚度应不小于每一组对由大小不同的个试祥组成所有高
3、、低温粘着磨损试验均在自行设计改装的多功能磨损试验机上进行,试验机的结构示意图如图所示粘 着磨损试验时,转速 为,所加 载荷均 固 定为收稿日期一一第一作者男,年生,副教授上海,。w w w.b z f x w.c o m姚寿山等阀门密封面堆焊材料高温耐磨性的研究正式磨损试验前,各试样均经预磨,清洗,并用万分之一精度天平称重磨损试验时转数均 为磨损完毕后,将磨损前后质量之差作 为该次试验的粘着磨损量 每一组对材料进行次试验,取其平均值作为该组对材料试验结果表堆焊层化学成分化学元素写堆焊材料一。,。加衰堆焊焊接规范堆焊材料焊条焊接方法焊条直径焊接电流焊接电压焊条焊条粉末哎一目卯等离子弧粉末堆焊送
4、粉气,送粉量转移弧非转移弧转移弧,等离子弧粉末堆焊时离子气流量,转台速度电极距离卜卜卜刊刊叠叠叠譬譬图粘着磨损试样图形小试样为,为大试样为,为图多功能磨损试验机结构示意图试验结果与讨论同种材料组对的磨损不同温度下 同种堆焊 材料的堆焊层粘 着 磨 损试验结果如图所示从图可见,除了。的粘着磨损量随试验温度的上升而下降以外,其余种堆焊材料的堆焊层粘着磨损量均随着温度的升高而增加种材料中,镍基一堆焊层的粘着磨损量最低,而。的粘着磨损量大大高于其余种材料异种材料组对的磨损不同试验温度下异种堆焊材料的组对试样粘着磨损试验结果如图图所示从图可见,在以下,钻基堆焊层的磨损量远高于。,当温度继续升高时,钻基显
5、示出较高的相对耐磨性从图可见,在所有试验温度下,钻基的耐磨性均低于从图可见,在所有试验温度下,镍基一的耐磨性均高于w w w.b z f x w.c o m上海交通大学学报年第期卜卜水丸丸,声声户户汀耳耳图同种堆焊材料粘着磨损试验结果堆焊层的高温硬度分析目前,衡量或评价堆焊金属的耐磨性往往采用硬度为判据种堆焊材料的堆焊层在岛津型硬度计上进行了室温至下维氏硬 度试验,结果如图所示 显然各堆焊层的硬度均随着试验温度的升高而下降,这与除了。以外的同种组对材料耐磨性 的变化是吻合的图还表明,在所有试验温度下,镍基一的硬度均远远高于当这种材料组对时,镍基一的磨损量均远低于这可能与组对材料的相对硬度有关
6、但其他某些组对材料的粘着厂磨损试验结果与硬度并无对应关系,因此不应把硬度作为判定材料粘着磨损耐磨性的唯一的决定性的指标闲口曰、喇形题室温一钻基一镍基玉一口一一二匿 噩噩潺骆翻匿噩日。镍基一忍忍陌旨喇辑趣钻基钻基二二一一一一睡睡,切日咧骤趣因匕室温室温图钻塞。组对磨损量图钻基。组对磨损量图镍基。组对磨损量堆焊层金相分析钻基镍基种堆焊层 室温金相组织如图所示钻基图主要由一一固溶体和碳化物组成,镍基一图主要由镍 为基的固溶体、条状碳化物,。和,金属间化合物 所 组成,图。由奥氏体和碳化物所组成,图由低碳马氏体、少量残余奥氏体和 晶间析出物所组成对堆焊层室温至高温气保护下的金相组 织的连续观察表明,除了在温度升到时显微组织有变化以及试样表面开始氧化变暗以外,其他材料在温度达时也未见显微组织有明显变化和明显氧化口口卜国侧侧出斟室温图试验材料堆焊层硬度试验结果w w w.b z f x w.c o mw w w.b z f x w.c o m