Ti对自保护明弧堆焊合金耐腐蚀性的影响研究(4)

如果做好防腐蚀工作的话,不仅大量的金属材料可以得到节省,从而避免巨大的经济损失,在日常生产过程中,许多恶性事故还可以得到防止,起到防微杜


如果做好防腐蚀工作的话,不仅大量的金属材料可以得到节省,从而避免巨大的经济损失,在日常生产过程中,许多恶性事故还可以得到防止,起到防微杜渐的作用。而且这个对于促进新技术、新方案、新工艺的发展也是不可或缺的。

工业伴随着科技的进步在飞快发展,与此同时钢铁的消耗量也逐渐增加,据 2002 年的不完全统计,我国钢材消耗量达到了2 亿多吨[1],尤其在船舶海洋、航空航天、挖掘勘探等领域中钢材消耗量更大,机械零件等设备因为经常长时间处于运动工作的状态,或者受到高速摩擦、重载压力等状态,从而使得设备零件不可避免的产生失效现象。通常常见的失效形式主要有磨损失效、腐蚀失效、疲劳失效以及变形失效四种。在这之中磨损失效占据了绝大部分[2]。根据不完全统计,单单在机械领域中磨损失效造成的经济损失就快接近国家GDP的4%[3],与此同时磨损还严重浪费了能源,世界一次能源的30%左右的损失是由于磨损所导致[4]。

因此寻求高性能的耐磨耐腐蚀合金成了人们普遍关心的问题。在高要求的应用中使用部件需要设计能够在高强度,韧性以及耐磨性等方面满足不断增长的需求的新材料,同时提供足够的防腐蚀保护。例如,切割工具可以经历持续的压力,以更高的速度进行切割,从而具有更高的精度和更长的使用寿命。 结合使用难以加工的材料(如钛和镍合金)的不断增加,这些要求正在推动能够应对这些挑战的新型材料的设计。然而,在许多要求苛刻的应用中,例如采矿,疏浚,隧道掘进或农业设备中,由于经济的原因限制了所使用的部件的尺寸从而限制了这些新型材料的使用,并且它们的应用通常限于厚涂层的形式。表面堆焊提供了一种经济高效的解决方案,以改善在恶劣环境下运行的组件的耐磨性能和耐腐蚀性能。

高铬铸铁,是一种拥有优良的性能而且倍受重视的抗磨材料。它比合金钢的耐磨性要高出很多,而且它的韧性和强度也比一般的白口铸铁要高出许多,与此同时它的抗高温和抗腐蚀性能也非常优良,再加上它的生产非常简单方便,成本相对而言比较便宜,所以是现今比较优良的抗磨料磨损材料之一。

有了优良的材料还需要辅以科学的表面加工处理方法才能将高铬铸铁的性能发挥到最大化,简言之就是进一步提高高铬铸铁的耐磨性与耐腐蚀性。

当机器零件设备处在工作状态时,只有某些特定的零件的特定部位才会发生接触摩擦,比如磨煤机在工作状态时使用磨煤辊与磨盘来挤压煤炭,这两个部位是磨损最为严重的地方,其中辊压机的磨损最为严重的部分则是它的辊面。由于在接触面上发生很长时间的摩擦,这使得间隙增加,从而使尺寸达不到所需工作要求,进而降低了工作效率。早期时候企业在工件失效后,进行更换同型号的零件,可是采用此措施大大增加了维修成本,延长了周期,也降低了生产过程的工作效率。所以,要想降低成本,就应该开发一些成本较低的耐磨涂层材料,使用这种方法时只需要对磨损比较严重的零件采取表面修复或者是在普通合金的表面上增加耐磨层就可以满足所需的使用要求。目前可以采用很多方法来提高材料表面的耐磨性能,比较常见的有电镀、化学镀、渗碳渗氮以及表面堆焊等技术。采用渗碳渗氮技术时,为了实现碳氮渗入钢的表面,一般都需要较长的时间内才可以完成,并且扩散层宽度不大。在这样的情况之下,之后发展出了化学镀、电镀耐磨复合镀层以及化学复合镀层等等,在这之中化学复合镀的镀层的耐磨性能要更好一点,Ni-P-Al2O3、Ni-P-Cr2O3,以及 Ni-P-Si-C等复合镀层的顺利研究成功克服了修复形状比较复杂的零件较困难的问题。但是这些方法都受到了一定的约束,有一定的局限性,从而限制了他们的推广范围。上面所述的几种方法是当前制备耐磨合金层所使用的比较常见的方法,但是在很多公司企业中采用焊接的方法来改善工件的表面性能,这种方法应用的范围非常广泛,在这之中堆焊技术因为其工艺非常简单,而且效果比较好,所以特别适用于体积较大或中等体积的工件的表面修复工作,目前堆焊在焊接领域中不可或缺,已经占据了非常重要的位置。表面堆焊技术是一种属于材料表面改性的技术方法, 其运用焊接的方法将合金材料熔敷到待用金属工件的使用表面上[5]。许多堆焊合金材料是可以使用的,并且它们被用于许多生产应用中。相比其他的表面改性技术所不同的是, 表面堆焊技术不仅可以通过堆焊使金属工件的基体表面获得良好的耐磨与耐蚀性能堆焊层, 还可以使得堆焊层金属与工件基体之间形成紧密牢固的冶金结合。所以, 当工件不但要求表面具有优良的耐磨损、抗腐蚀等性能, 而且需要能够承受各种巨大载荷的作用的情况下, 表面堆焊技术具有巨大的用途与广阔的使用前景。表面堆焊技术广泛应用于交通运输、船舶军工、航空航天工业、冶金设备、采矿及农用机械、核工程等老旧损坏的工件的修复、维护及制造等方面。