成果信息

(1)主耐磨相不同：高硼堆焊合金的主耐磨相通常以(Fe,Cr)2B和(Fe,Cr)7(C,B)3为主，本发明的高硼药芯焊丝堆焊合金的主耐磨相为由内核(Fe,Cr,Mn)2B相及其外部(Fe,Cr,Mn,Mo)23(C,B)6包覆相组成的双相复合强化相。 (2)主耐磨相的硬度属性不同：双相复合强化主耐磨相的内核(Fe,Cr,Mn)2B相的显微硬度范围为1400～1650HV0.1，外部(Fe,Cr,Mn,Mo)23(C,B)6包覆相的显微硬度值范围为900～1250HV0.1；其内核相显微硬度高，相韧性低；外部包覆相硼含量低，其显微硬度较内核相降低，但该相韧性提高，即形成内硬外韧的复合相，可使之承受较高的外加载荷冲击而不发生碎裂，该主耐磨相具有较高的韧性。 (3)主耐磨相的体积分数不同：本药芯焊丝堆焊合金主耐磨相的体积分数高达85％以上，远高于一般高硼堆焊合金作为主耐磨相的(Fe,Cr)2B和(Fe,Cr)7(C,B)3的15～ 40％左右的体积分数。 (4)主耐磨相的形态不同：与一般高硼堆焊合金的四边形(Fe,Cr)2B和六边形的(Fe,Cr)7(C,B)3的主耐磨相呈块状或者长条状形态且相互交错生长情况不同，本发明高硼堆焊合金的主耐磨相由呈板条状的内核(Fe,Cr,Mn)2B相和呈长胞状的外部(Fe,Cr,Mn,Mo)23(C,B)6包覆相组成且呈定向分布，避免了因板条状(Fe,Cr)2B等单一主耐磨相交错生长而在接触面处产生显微裂纹现象的出现。 (5)堆焊合金宏观硬度不同：本堆焊药芯焊丝堆焊合金的宏观硬度为65～66HRC，高于一般高铬或高硼合金55～62HRC左右宏观硬度值，且其耐磨性明显优于亚共晶结构的高硼药芯焊丝和市售高铬铸铁药芯焊丝的堆焊合金。 (6)性价比不同：本堆焊药芯焊丝仅采用高碳铬铁、硼铁、碳化硼和少量钼铁、硅铁、锰铁等铁合金等组分配合使用，就获得了体积分数高达85％以上的双相复合强化主耐磨相，耐磨性高而材料成本低，总体性价比优良。)

背景介绍

目前，高硼合金以铸造成型为主，以堆焊方法制备较少。但是，铸造属于液态金属整体成型，熔体凝固结晶时拘束度大，热应变所导致的残余应力大，合金裂纹敏感性高。因此，铸造硼合金含硼量大多受限于1.5％以下，属于亚共晶组织结构，其典型特征是硼原子扩散到胞状α-Fe基体晶界等缺陷处而形成网状或树枝状硼化物共晶等组织结构。由于胞状α-Fe等相数量较多、尺度大且偏软，其耐磨性尚不理想，高硼合金的耐磨潜力未能充分挖掘。 堆焊合金采用逐层熔敷堆积方式制备，其熔体凝固结晶时所受拘束度不大，可制备高体积分数且较大尺寸主耐磨相的高硼合金，从而延长耐磨零件的使用寿命。但是，高硼系合金的(Fe,Cr)2B主耐磨相与高铬合金的(Fe,Cr)7C3主耐磨相相比，因其硼原子比例大，性脆，合金碳含量高时，该相更脆，这需要改善其(Fe,Cr)2B主耐磨相的韧性。 此外，堆焊合金的主耐磨相呈定向分布可改善其耐磨性。通常，为使作为主耐磨相的硬质相呈定向分布，需增设水冷定向凝固、电磁搅拌等装置，这使焊接操作变得繁琐，并增加制备成本，需简化使其定向分布的工艺方法。)

应用前景

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