2026-01-14
I. Анализ ключевых факторов, влияющих на износостойкость проволоки
1.1 Состав и микроструктура материала на основе проволоки
Материал матрицы сварной проволоки является основой, которая составляет износостойкую проволоку, ее химический состав и микроструктура оказывают фундаментальное влияние на износостойкость расплавленного металла. С точки зрения химического состава, углерод, марганец, кремний и другие элементы в матричном материале не только влияют на технологию сварки проволоки, но и взаимодействуют с элементами в усиленном материале, регулируют формирование и распределение усиленной фазы в расплавленном металле. Например, углеродные элементы могут образовывать карбиды с такими элементами, как хром и вольфрам, а марганцевые элементы могут улучшить текучесть плавильного бассейна и повысить плотность сварных соединений. С точки зрения микроструктуры, размер зерна, фазовый состав и т. Д. Материала матрицы непосредственно определяют первоначальные механические свойства расплавленного металла. Материал матрицы тонкозернистой структуры обычно имеет более высокую прочность и вязкость и может обеспечить хороший носитель для равномерного распределения усиленной фазы; Доля перлита, феррита и других фаз в матрице также влияет на твердость и износостойкость расплавленного металла, рациональное регулирование микроструктуры матрицы является важной основой для повышения износостойкости.
1.2 Тип и распределение фаз упрочнения сплава
Фаза упрочнения сплава является основным элементом повышения износостойкости износостойкой проволоки, тип, количество, размер и распределение напрямую определяют эффект улучшения износостойкости. В расплавленном металле износостойкой сварной проволоки общая усиленная фаза сплава в основном включает карбиды, нитриды, бориды и т. Д., Из которых карбидная фаза широко используется из – за ее высокой твердости и высокой стабильности. Различные типы карбидных фаз имеют различную твердость и стабильность, например, твердость Cr ₇Cæ достигает 1800 – 2200 HV, что намного выше твердости основного материала и имеет значительный эффект для повышения износостойкости. Кроме того, закон распределения фаз упрочнения сплава также имеет решающее значение, усиленная фаза равномерного дисперсионного распределения может более эффективно препятствовать движению измельченных частиц и избегать местного чрезмерного износа; Если усиленная фаза имеет скопление, сегрегацию и другие явления, это приведет к неравномерным свойствам расплавленного металла, снижая его износостойкость и вязкость. Поэтому разумный выбор типа усиленной фазы сплава и регулирование его равномерного распределения с помощью технических средств является ключевым звеном в повышении износостойкости износостойкой проволоки.
1.3 Механизм регулирования износостойкости расплавленного металла в процессе сварки
Процесс сварки является ключевым процессом соединения сварочной проволоки с основным материалом, формирования расплавленного металла, его технологические параметры (такие как ток сварки, напряжение, скорость сварки, тип защитного газа и т. Д.) играют важную регулирующую роль в химическом составе, микроструктуре и износостойкости расплавленного металла. Размер сварного тока и напряжения напрямую влияет на вход тепла в сварку, что, в свою очередь, влияет на температуру и скорость охлаждения бассейна. Более высокий тепловой вход может привести к повышению температуры в бассейне, росту частиц расплавленного металла и чрезмерному растворению в усиленной фазе, тем самым снижая его твердость и износостойкость; Более низкий тепловой вход может привести к недостаточной сварке, появлению непроваранных, шлаковых и других дефектов, что также влияет на производительность расплавленного металла. Скорость сварки влияет на качество формования и скорость охлаждения расплавленного металла, а разумная скорость сварки гарантирует, что расплавленный металл имеет однородную толщину и плотную структуру. Тип и расход защитного газа в основном используются для предотвращения окисления бассейна, обеспечения стабильности процесса сварки и предотвращения неблагоприятного воздействия продуктов окисления на свойства расплавленного металла. Поэтому оптимизация технологических параметров сварки для достижения точного регулирования микроструктуры расплавленного металла является важной гарантией повышения износостойкости износостойкой проволоки.
1.4 Основные оценочные показатели износостойкости и стандартизированные методы тестирования
Точная оценка износостойких свойств износостойкой сварной проволоки является основой для продвижения технических исследований и разработок и применения, в настоящее время в отрасли сформировался ряд основных оценочных показателей и стандартизированных методов тестирования. Основные оценочные показатели в основном включают твердость, износ, относительную износостойкость и так далее. Твердость является важным показателем сопротивления материала местным деформациям и износу и обычно тестируется с помощью таких методов, как твердость по Бринелю (HB), твердость по Роквеллу (HRC) или твердость по Вифлеру (HV), а расплавленные металлы с высокой твердостью обычно имеют лучшую износостойкость. Износ относится к потере массы или объема материала при определенных условиях износа, чем меньше износ, тем лучше износостойкость материала. Относительная износостойкость – это сравнение износа измеренного материала со стандартным материалом, которое более интуитивно отражает преимущества износостойкости измеренного материала. Стандартизированные методы испытаний в основном включают в себя испытание на износ измельченных частиц, испытание на ударный износ, испытание на скользящий износ и т. Д., Различные методы испытаний имитируют различные условия износа, могут всесторонне оценить износостойкость износостойкой проволоки в разных условиях службы. Например, испытание на износ измельченных частиц в основном имитирует условия, в которых измельчение частиц действует на шахтную технику и т. Д. Испытание на ударный износ имитирует условия, в которых инженерная техника и т. Д. подвергаются удару и износу. Благодаря стандартизированным методам испытаний и оценочным показателям можно обеспечить объективную и точную поддержку данных для сравнения производительности износостойкой сварной проволоки и технических исследований и разработок.
II. Технология подготовки и адаптации высокоуглеродного хромового порошка в износостойкой проволоке
2.1 Оптимизация процесса подготовки износостойкой проволоки и добавления высокоуглеродистого хромового порошка
2.1.1 Процесс пропорционального проектирования и равномерного смешивания высокоуглеродистого хромового порошка в проволоке с сердечником
Сварная проволока с сердечником является одной из наиболее широко используемых форм носителя высокоуглеродного хромового порошка, и в процессе подготовки пропорциональная конструкция высокоуглеродного хромового порошка и процесс равномерного смешивания являются ключом к обеспечению производительности сварной проволоки. Что касается пропорциональной конструкции, необходимо разумно определить соотношение высокоуглеродного хромового порошка с другими компонентами (например, порошок железа, марганцевое железо, силикатное железо, графит, шлакообразующий агент и т. Д.) в соответствии с целевыми износостойкими свойствами сварной проволоки, технологией сварки и комплексными механическими требованиями. Высокоуглеродный хромовый порошок железа имеет слишком низкое соотношение, чтобы сформировать достаточное количество карбидной фазы, эффект усиления не очевиден; Высокое соотношение может привести к снижению вязкости расплавленного металла, повышению чувствительности к сварным трещинам, а также к увеличению затрат. Как правило, соотношение высокоуглеродистого хромового порошка в проволоке с сердечником более разумно контролировать от 20% до 40%. Что касается процесса равномерного смешивания, то для обеспечения равномерного распределения высокоуглеродного хромового порошка внутри таблетки требуется высокоэффективное гибридное оборудование и рациональный процесс смешивания. В настоящее время широко используемое гибридное оборудование включает в себя коническую гибридную машину, двухспиральную гибридную машину и т. Д., В процессе смешивания необходимо контролировать время смешивания, скорость вращения и другие параметры, чтобы избежать неравномерного смешивания или воссоединения частиц. Кроме того, перед смешиванием необходимо высушить высокоуглеродистый хромовый порошок и другие компоненты, удалить влагу и примеси, обеспечить качество смешивания и технологичность сварки проволоки.
2.1.2 Технология подготовки покрытий с высоким содержанием углерода и хрома на поверхности проволоки с твердым сердечником
В дополнение к проволоке с сердечником, покрытие поверхности проволоки с твердым сердечником покрыто высокоуглеродным хромовым порошком железа, также является важной формой применения высокоуглеродного хромового порошка. Ядром этой технологии подготовки является использование определенных технологических средств, высокоуглеродистый хромовый порошок смешивается со связующим веществом, другими легирующими элементами и другими элементами, чтобы сделать материал покрытия, равномерно покрытый поверхностью сплошной проволоки, после сушки, отверждения, чтобы сформировать покрытие с определенной толщиной и прочностью. Ключом к этой технологии является разработка формулы материала покрытия и оптимизация процесса покрытия. В формуле материала покрытия содержание высокоуглеродного хромового порошка железа должно быть разумно отрегулировано в соответствии с целевыми характеристиками, а связующий агент должен обладать хорошей прочностью сцепления и высокотемпературной стабильностью, чтобы гарантировать, что покрытие не выпадает и не разлагается во время сварки. Что касается процесса покрытия, то обычно используемые методы включают метод погружения, метод распыления, метод роликового покрытия и так далее. Процесс выщелачивания прост и недорог, но толщина покрытия менее однородна; Распыление позволяет получить однородную толщину покрытия, но стоимость оборудования выше; Закон роликового покрытия учитывает преимущества простой технологии и однородности покрытия, более широкое применение. Кроме того, процесс сушки и отверждения покрытия также имеет решающее значение, необходимо контролировать температуру и время, чтобы обеспечить хорошую прочность и стабильность покрытия и избежать дефектов во время сварки.
2.2 Оптимальное экспериментальное исследование по добавлению высокоуглеродного хромового порошка железа
2.2.1 Влияние добавления на эффективность плавления проволоки
Добавление высокоуглеродистого хромового порошка не только влияет на износостойкость расплавленного металла, но и оказывает значительное влияние на эффективность плавления проволоки. Эффективность плавления является важным показателем сварочных свойств сварной проволоки, относится к соотношению качества расплавленного металла и расхода сварной проволоки за единицу времени. Многочисленные экспериментальные исследования показали нелинейную связь между добавлением высокоуглеродного хромового порошка железа и эффективностью плавления. При меньшем добавлении высокоуглеродистый хромовый порошок оказывает меньшее влияние на эффективность плавления, и эффективность плавления постепенно увеличивается по мере увеличения добавления, поскольку некоторые элементы высокоуглеродного хромового порошка могут улучшить текучесть плавильного бассейна и способствовать плавлению и плавлению сварной проволоки. Однако, когда добавление превышает определенный порог, эффективность плавления начинает снижаться из – за более высокой плотности высокоуглеродного хромового порошка, чрезмерное добавление может привести к замедлению плавления проволоки, в то время как слишком много карбидной фазы увеличивает вязкость бассейна, препятствуя потоку и формованию расплавленного металла. Поэтому необходимо определить оптимальный диапазон добавления высокоуглеродного хромового порошка железа путем оптимизации испытаний, обеспечивая при этом износостойкость расплавленного металла с учетом более высокой эффективности плавления.
2.2.2 Эволюция износостойкости расплавленного металла при различных добавках
При различных добавках высокоуглеродного хромового железа износостойкость расплавленного металла показывает очевидный закон эволюции. Результаты испытаний показывают, что с увеличением добавления высокоуглеродного хромового порошка количество карбидных фаз в расплавленном металле постепенно увеличивается, а твердость и износостойкость также повышаются. Когда количество добавок достигает определенного значения, твердость и износостойкость расплавленного металла достигают пика; Продолжайте увеличивать количество добавок, твердость и износостойкость расплавленного металла не только больше не улучшаются, но и будут иметь тенденцию к снижению, в то время как вязкость также будет значительно снижена. Это связано с тем, что, когда количество добавок слишком велико, количество карбидных фаз слишком велико, будет явление агрегации и сегрегации, что приводит к неравномерной микроструктуре расплавленного металла, концентрации локальных напряжений, в процессе износа легко создавать трещины, ускорять отказ от износа. Кроме того, чрезмерное количество карбидной фазы также снижает технологическую сварку расплавленного металла и увеличивает риск возникновения сварных трещин. Поэтому определение оптимального добавления высокоуглеродного хромового порошка железа путем испытаний является ключом к достижению баланса износостойкости расплавленного металла с комплексными механическими свойствами.
2.3 Технология регулирования совместимости высокоуглеродного хромового порошка с другими компонентами проволоки
Совместимость высокоуглеродистого хромового порошка с другими компонентами сварочной проволоки, такими как основной металл, другие легирующие элементы, шлакообразующий агент, дезоксидант и т. Д. Совместимость напрямую влияет на технологию сварки проволоки и производительность расплавленного металла, поэтому требуется эффективная технология регулирования для обеспечения его хорошей совместимости. Во – первых, при выборе компонентов необходимо разумно выбирать другие компоненты в соответствии с химическим составом и физическими свойствами высокоуглеродного хромового порошка железа. Например, выбор марганцевого железа, силиконового железа и т. Д. с хорошей способностью к раскислению в качестве дезоксиданта может эффективно удалять кислородные элементы из плавильного бассейна, избегая образования оксидов кислородом и хромом, влияя на формирование карбидной фазы; Выбор подходящего шлакообразующего агента гарантирует, что во время сварки образуется хороший шлак, защищает бассейн и сварочный шов и уменьшает возникновение дефектов. Во – вторых, в области регулирования соотношения необходимо оптимизировать соотношение компонентов путем экспериментов, чтобы избежать проблем совместимости, вызванных чрезмерным или слишком низким количеством компонентов. Например, чрезмерное соотношение шлакообразующих веществ может привести к избытку шлака, что повлияет на формирование расплавленного металла; Недостаточное соотношение дезоксидантов не может эффективно удалить вредные элементы. Кроме того, можно улучшить взаимодействие между компонентами и повысить совместимость, добавив соответствующее количество промежуточных сплавов или редкоземельных элементов. Редкие элементы имеют хороший очищающий эффект и метаморфизм, могут уточнять зерна, улучшать распределение карбидной фазы, а также улучшать сцепление между компонентами, улучшать общую производительность сварной проволоки.
