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磨损是煤矿机械零部件在实际工况条件下最主要的失效形式。为了提高采煤机截齿、刮板输送机中部槽的使用性能及服役寿命,根据其失效形式,本文提出采用等离子熔覆—注射B4C技术在采煤机截齿前端表面制备一层低成本、高耐磨、厚约2-4mm的B4C增强Fe基熔覆层;在中部槽易磨损工作面,按其规格不同,熔覆一定数量、厚约2-4mm的条状熔覆层。通过熔覆—注射优化试验,确定了合适的B4C注射位置和合理的工艺参数,制备出了外观良好、性能优越的含B4C陶瓷相的复合熔覆层。采用金相显微镜、扫描电镜分析了熔覆层、界面和热影响区的组织特征;测试了熔覆层洛氏硬度,并进行耐磨性试验并对磨损形貌观察,评价了熔覆层的耐磨性能。研究了熔覆层的组织及性能的关系,分析了该熔覆层的磨损机理,并进行了生产试验。结果表明:(1)影响等离子熔覆—注射B4C的工艺因素很多,且存在交互作用,经过大量试验,最终优化的等离子熔覆—注射的工艺参数为:喷嘴与基材间的高度25~28mmm;离子气流量10L/min;送粉气流量7.5L/min;熔覆电流215A;熔覆速度420mm/min;送粉量67g/min;注射量12g/min;注射角度30°;注射位置距拖尾边缘的距离2-4mm,验证性试验表明,该工艺参数满足生产要求。(2)等离子熔覆—注射B4C熔覆层表面粗糙度大,这是由于涂层的表面内部镶嵌了粒度较大的B4C陶瓷颗粒。其内部组织具有明显的快速凝固特征,整体具有细小的晶体结构。熔覆层向边缘方向表现出不同的凝固组织形态,在界面处为平面晶,然后过渡为柱状晶,熔覆层表面由于注射B4C,对熔体产生激冷作用,B4C间隙中的组织细小、均匀。(3)混配B4C的铁基熔覆材料,在熔覆加工过程中B4C的剧烈气化导致熔覆层的形貌恶化。熔覆层很薄且不平整,熔覆层表面出现大量的气孔和裂纹。B4C熔化后,元素B、C重新发生冶金反应,形成大量条块状的CrB、Fe2B、(Cr,Fe)2B和(Fe, Cr)23(C,B)6等化合物。该熔覆层具有硬而脆的特点,测量洛氏硬度时,熔覆层表面出现被压头压碎、崩块的现象。(4)在实验室中的测试,等离子熔覆—注射B4C层的表层耐磨性是基体材料Q235的50倍,是16Mn钢的41倍,是42CrMo的22倍,是不含B4C陶瓷相熔覆层的20倍,是混配B4C熔覆层的3-4倍。说明熔覆层中存在B4C陶瓷相对于提高熔覆层的耐磨性来说是十分有效。熔覆—注射B4C复合层的磨损形式主要为微观切削、犁沟,且犁沟很浅,熔覆层耐磨性十分优异。(5)经过该项技术强化后的截齿,和普通的截齿相比,在同等工况下,其使用寿命可延长3-5倍。该工艺强化加工后的中部槽,和普通的中部槽相比,在同等工况下,其使用寿命可延长5-7倍。