金属焊接性基础(孟庆森)第8章 堆焊及金属表面改性课件.ppt

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1、第8章堆焊及金属表面改性主要内容123堆焊合金常用堆焊方法及工艺特点金属表面改性技术§8.1堆焊合金8.1.1工作条件对堆焊层使用性能的要求堆焊层的工作条件种类繁多，不同的工作条件则要求堆焊层具有相应的使用性能。堆焊层的使用性能主要包括：耐磨性耐蚀性耐气蚀性耐高温性等§8.1.1.1耐磨性磨损是接触面间的相互机械作用而造成表面破坏的现象。如果零件处于腐蚀环境中将使磨损加剧。它是一个复杂的微观破坏过程，是金属材料本身与与之相互作用的材料以及工作环境综合作用的结果。堆焊工作层的主要磨损类型有粘着磨损

2、和磨料磨损。§8.1.1.1耐磨性（1）粘着磨损它是材料之间相对移动时由于两接触面凸凹不平，在摩擦过程中引起表面变形、局部高温焊合而撕裂或转移结合到另一表面产生的表面破坏。粘着磨损多发生于润滑不良或不进行润滑的滑动摩擦零件中，约占工程磨损损失总量的15%。轴、轴承、制动轮、阀门密封面、切削刀具、磨具等零件在工作中经常表现为粘着磨损。这类零件一般要求堆焊材料有较小的摩擦系数、硬度和耐磨性，且应与之相互摩擦的材料相近。常用的抗粘着磨损的堆焊材料有铜基合金、钴基合金和镍基合金。§8.1.1.1耐磨性（

3、2）磨料磨损当硬质颗粒或表面粗糙物体（称为磨料，如矿石、砂子、土壤、硬金属屑等）在压力的作用下对金属表面进行显微切削，即产生磨料磨损，它是在堆焊中常见的磨损形式。按应力状态不同，磨料磨损分为三种类型：低应力磨料磨损、髙应力磨料磨损和凿削式磨料磨损低应力磨料磨损是固态磨料以某种速度较自由地与所接触的金属表面做相对运动引起的。这类磨损的特点是作用在磨料上的应力较低，对零件表面的冲击力很小。含有磨料的气体或液体流冲击金属表面而引起的磨损，它们也属于低应力磨料磨损类型。土机铲刃、犁铧、泥浆泵叶轮、粉尘排

4、除设备，对堆焊材料的冲击韧性要求很低，而对耐磨性和硬度要求较高，常采用马氏体合金铸铁和高铬合金铸铁堆焊材料。§8.1.1.1耐磨性高应力磨料磨损是在两个零件表面间夹有磨料，并在很大的压应力作用下相互摩擦产生的。由于磨料与金属的接触点上有很高的压应力，使磨料被碾碎，同时引起金属显微划伤或使金属中的硬相（如粗大碳化物）剥落。如球磨机的磨球和衬板、挖掘机的链条和链轮等的磨损属于此类。这种工作条件需要高的抗压强度和硬度，常用合金白口铸铁、碳化钨和高碳钢等堆焊材料。凿削式磨料磨损是磨料以很大的冲击力切入金

5、属表面，并切削下大颗粒金属，形成严重沟槽，典型例子如挖掘机斗齿、破碎机颚板等。这种带有严重冲击的磨损工作条件，常采用具有高韧性耐磨堆焊材料，其中奥氏体高锰钢应用最广。§8.1.1.2耐蚀性金属的腐蚀分为全面性腐蚀和局部性腐蚀（如点腐蚀、晶间腐蚀、穿晶腐蚀等）。引起金属腐蚀的机理有两种：一为化学腐蚀，它是金属与介质发生化学反应而引起的；一为电化学腐蚀，它是金属与电解质溶液接触时发生原电池作用所引起的腐蚀过程。提高耐蚀性是堆焊的重要任务之一，常用的抗腐蚀堆焊金属，如铜基、镍基、钴基合金和铬镍奥氏体不

6、锈钢。8.1.1.3耐气蚀性气蚀是指当液体相对于金属表面高速运动时，表面不断发生气穴，在气穴随后的破灭过程中液体对金属表面产生强烈的冲击力，如此反复作用，使零件表面金属产生疲劳而脱落，形成许多小坑（麻点）。例如，水轮机转子叶片、船舶螺旋桨、水泵等常常发生气蚀。从气蚀机理可知，堆焊材料必须具有耐冲击磨损和耐腐蚀的性能，常采用奥氏体不锈钢、钴基合金等堆焊材料。8.1.1.4耐高温性能金属在高温下工作可能引起氧化破坏；组织因回火或相变而软化；高温长期工作产生蠕变破坏；承受反复加热和冷却导致热疲劳裂纹，

7、以及高温加剧磨损和腐蚀破坏等许多问题。为提高材料表面的高温使用性，需提高堆焊金属的抗氧化性、热强度、热硬性、蠕变强度、热疲劳性、抗高温磨损、抗高温腐蚀等性能。高温堆焊材料常采用镍基合金、钴基合金、高铬合金铸铁等堆焊材料。一般磨损现象很复杂，在同一种工作条件下往往存在几种磨损机制的复合。所以，必须依据零件的工作特点和使用要求，找出起支配作用的磨损类型作为选取满足使用性能的堆焊合金。8.1.2堆焊合金的类型、焊接性特点和选用表8-1堆焊合金类型及化学成分堆焊合金类型牌号堆焊层金属化学成分（质量分数）

8、（%）堆焊层硬度(HRC)CSiMnCrWMoVNi其它余量珠光体钢D107≤0.2—≤3.5——————Fe≥22D112≤0.25——≤2.0—≤1.5———Fe≥22D126≤0.2—≤4.2——————Fe≥28马氏体钢D172≤0.5——≤2.5—≤2.5———Fe≥40D167≤0.45≤1.0≤6.5——————Fe≥50D2120.3~0.6——≤5.0—≤4.0———Fe≥50D2370.3~0.6——8.0~10.0—≤3.00.5~1.0—≤4.0Fe≥50D2270.45