现代表面工程技术第二部分堆焊

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1、现代表面工程技术（第二部分-堆焊）高原2010.2.286堆焊它是在金属零件表面或边缘，熔焊上耐磨、耐蚀或特殊性能的金属层，修复外形不合格的金属零件及产品，提高使用寿命，降低生产成本，或者用它静造双金属零部件。堆焊是在金属材料或零件表面熔焊上耐磨、耐蚀等特殊性能的金属层的一种工艺方法。通过堆焊可以修复外形不合格的金属零部件及产品，或制造双金属零部件。采用堆焊可以延长零部件的使用寿命，降低成本，改进产品设计，尤其对合理使用材料(特别是贵重金属)具有重要意义。堆焊工艺技术已被广泛地用于航天、兵器、能源、冶金、电站、矿山、石油

2、、化工设备、建筑、农机、纺织，以及工模具的制造与修复领域。一、堆焊材料的分类所有堆焊材料可归纳为铁基、镍基、钴基、碳化钨基和铜基等几种类型。铁基堆焊材料性能变化范围广，韧性和耐磨性匹配好，能满足许多不同的要求，而且价格低，所以应用最广泛。镍基、钴基堆焊材料价格较高，但高温性能好，耐腐蚀，主要用于要求耐高温磨损、耐高温腐蚀的场合。铜基堆焊材料耐蚀性好，并能减少金属间的磨损。碳化钨基堆焊材料价格较高，但在耐严重磨料磨损的条件下，堆焊仍然占有重要地位。二、常用堆焊材料及堆焊工艺(一)铁基堆焊材料及堆焊工艺铁基堆焊材料按合金元素含

3、量分为：低合金、中合金和高合金三种。为防止堆焊层开裂(高铬铸铁允许堆焊裂纹存在)，工件通常需焊前预热和焊后缓冷。低、中、高碳钢和低合金钢的预热温度可根据下列公式求得碳当量后估算：式中：W(C)eq表示碳当量；W(C)、W(Mn)、…表示碳、锰、…等合金元素的质量分数。预热温度一般确定如下：碳当量为0.4％，预热温度≥100℃；碳当量为0.5％，预热温度≥150℃；碳当量为0.6％，预热温度≥200℃；碳当量为0.7％，预热温度≥250℃；碳当量为0.8％，预热温度≥300℃。通常，预热温度可略高些。1．低合金钢堆焊材料其合

4、金元素总量小于5％，根据堆焊金属金相组织又可分为珠光体和马氏体二类。(1)珠光体钢堆焊材料的成分、性能、用途和堆焊工艺。常用珠光体钢堆焊材料碳的质量分数一般小于0.5％，主要合金元素有Mn、Cr、Mo、si等。焊后自然冷却时，堆焊层主要是珠光体类组织，硬度为20HRC～38HRC。当合金元素含量偏高或冷却较快时，可能产生部分马氏体。珠光体钢堆焊材料焊接性能优良，这类堆焊层金属多在焊态使用，热处理可改善堆焊层性能。该堆焊层硬度中等，具有一定的耐磨性、良好的韧性和切削加工性能，价格便宜。主要用于堆焊耐磨层之前恢复母材尺寸的堆焊

5、、过渡层的堆焊，也可用于不要求高硬度的零件表面的堆焊，如车轮、齿轮、轴类、拖拉机辊子、链轮牙、履带板、连铸机夹送辊、送料台辊子及离心铸造模的堆焊。堆焊主要方法是焊条电弧堆焊和熔化极自动堆焊，包括药芯焊丝埋弧堆焊和带极埋弧堆焊、药芯焊丝熔化极气体保护堆焊和药芯焊丝自保护堆焊，个另Ⅱ情况下采用电渣堆焊。堆焊时焊接参数应严格控制，层间温度不宜过高。MAG药芯焊丝堆焊时，焊丝直径一般为1.2mm～3.2mm，保护气体采用C02，流量大于20L/min.焊丝使用前在200℃～300℃烘干1h～2h。焊接规范：焊丝直径1.2mm时，电

6、流120A～300A(平焊)，120A～260A(立焊)；焊丝直径1.6mm时，电流200A～450A(平焊)，180A～270A(立焊)。堆焊采用直流反接。药芯焊丝自保护堆焊时，一般用3.2mm直径焊丝。焊丝焊前在200℃～300℃烘干lh～2h。焊接参数为：电流300A～500A，电弧电压26V～30V。药芯焊丝埋弧堆焊时，药芯焊丝及配用的焊剂使用前应在150℃～200℃烘干1h。焊丝直径3.2mm时，电流300A～450A，电弧电压26V～30V。带极埋弧堆焊时，配用专用焊剂过渡合金元素。焊条电弧堆焊低碳钢时，焊前不

7、预热；堆焊中碳钢和低合金高强度钢时应预热至150℃～250℃，低氢型焊条焊前应在300℃～350℃烘干lh。并采用直流反接；钛钙型焊条可不烘干或100℃烘干1h，常用交流电源或直流正接。(2)马氏体钢堆焊材料的性能、用途和堆焊工艺。常用马氏体钢堆焊材料包括低碳、中碳和高碳马氏体钢堆焊焊条及药芯焊丝。这类钢堆焊的金相组织为马氏体，有时也会出现少量珠光体、托氏体、贝氏体和残余奥氏体。硬度在25HRC～65HRC范围内，主要决定于含碳量和马氏体转变量，并受到冷却速度和合金元素含量的影响。马氏体钢堆焊材料是韧性、强度和耐磨性综合性

8、能最好的最经济的堆焊材料，也是堆焊更脆、更耐磨或更高强度材料前的过渡层堆焊材料。其耐磨性随含碳量和含铬量的增加而增加，对粘着磨损和低应力磨料磨损有很好的抵抗力，但耐高应力磨料磨损的性能不很好，而且耐冲击性能不如珠光体钢和奥氏体钢堆焊材料。此外，除少数品种外，马氏体钢堆焊层金属耐热和耐蚀性都不好。这类堆焊