高铬合金堆焊材料组织和性能研究

堆焊层厚度与效率测定：在试板表面堆焊一层， 用游标卡尺分别测量堆焊试板 5 个位置点的厚度， 堆焊层厚度=测量值-板厚，然后取平均值。 分别统 计使用焊条与焊丝堆焊完同一尺寸大小的试板所需 时间，计算熔敷效率。
2 实验结果及分析
2.1 耐磨性 本文所选用的堆焊金属均为高铬合金， 主要适
用于低应力磨料磨损，其化学成分如表 1 所示。 在同一磨损条件下， 同类型的堆焊金属堆焊层
Key words：high chromium alloy; surfacing layer; wear resistance
高铬合金堆焊材料由于硬度高， 综合性能好，价 格低廉而被广泛应用于工业生产领域中的低应力磨 料磨损的工况环境。 这种合金的耐磨机制主要靠结晶 过程中生成的高硬度初生碳化物作为抗磨质点[1-2]，配 合具有较高硬度的过共晶基体实现良好的综合性 能。 本文通过试验研究分析了四种高铬合金堆焊材 料的微观组织和性能， 为获得优良的高铬合金系耐 磨材料提供重要依据。
堆焊材料
C
Cr
B
Si
Mn
S1
3.8
22
1.0
-
-
S2
4.5
28
1.0
0.8
0.7
T1
3.8
22
1.0
-
-
T2
4.0
20
1.0
1.5
0.5
合金堆焊材料进行了硬度测试，结果如表 2 所示。可
看出，硬度值从高到低依次为：S1>T1>S2>T2。
表 2 堆焊层硬度 Tab.2 The hardness of surfacing layer
Hot Working Technology 2011 , Vol.40 , No. 19
上半月出版
Casting·Forging·Welding 金属铸锻焊技术
表 4 堆焊层厚度对比数据 Tab.4 The data of contrasting for the thickness of
surfacing layer
CAO Zhuoyuan, LI Chunquan, JIANG Jianxian, XIANG Chao, LI Zhou
（Pumping Institute, Sanyi Heavy Industry Company Ltd., Changsha 410100, China）
Abstract：The microstructure and property of four kinds of high-chromium surfacing layer alloy were investigated by hardness testing, metallographic analysis, abrasive jet wear testing. The results show that the hardness from high to low is S1>T1>S2>T2.The amount, morphology and distribution of hard wearable phase are the key factors for affecting the abrasion resistance of the hardfacing layer. The wear resistance of S1 is superior to T1 and S2. The wear resistance of T2 is worst. In a certain surfacing conditions, the thickness of surfacing layer of S1 and S2 are 47% higher than T1 and T2, the surfacing layer efficiency of S1 and S2 are 40% higher than T1, and 25% higher than T2.
究。 结果表明，四种堆焊材料的硬度值从高到低依次为：S1>T1>S2>T2。 硬质耐磨相的总量、形态、分布等是影响堆焊层
耐磨性能的关键因素，其中 S1 的耐磨性最好，T1、S2 耐磨性次之，T2 耐磨性相对较差。 在一定堆焊条件下，S1 与 S2 的
堆焊层厚度比 T1、T2 高 47%，且堆焊效率比 T1 高 40%，比 T2 高 25%。
3 结论
(1) 在同一磨损条件下， 同类型的堆焊金属堆 焊层硬度是判断其耐磨性能的一项重要指标， 本文 选取的高铬堆焊合金硬度值从高到低依次为：
S1>T1>S2>T2。 (2) 硬质耐磨相的总量、形态、分布等是影响堆
焊 层 耐 磨 性 能 的 关 键 因 素 ，S1 的 硬 质 耐 磨 相 呈 块 状，总量多且呈均匀弥散分布，耐磨性最好；T1 的硬 质耐磨相主要呈针状以及少量点状， 均匀性相对较 差但总量多， 耐磨性次之；S2 的硬质耐磨相主要呈 点状以及少量针状，均匀分布但总量较少，耐磨性次 之； T2 的硬质耐磨相呈点状，均匀性差且总量少，耐 磨性相对较差。
T1 高 40%左右，比焊条 T2 高 25%左右。 其原因是：
①焊 条 堆 焊 时 需 要 更 换 焊 条 ，多 次 装 夹 浪 费 时 间 ；②
由于焊丝的堆焊电流大， 其熔敷效率较焊条高。 同
时，由于焊条 T2 的直径大于焊条 T1， 因此 T2 效率
高于T1。
表 5 焊接效率对比数据 Tab.5 The data of contrasting for welding efficiency
关键词：高铬合金； 堆焊层； 耐磨性
中 图 分 类 号 ：TG422
文 献 标 识 码 ：A
文 章 编 号 ：1001-3814(2011)19-0151-03
Research on Microstructure and Properties of High-chromium Surfacing Layer Alloy
硬度是判断其耐磨性能的一项重要指标，硬度高时， 通常表现出较好的耐磨性[3]。 因此，对四种高铬堆焊
《热加工工艺》 2011 年第 40 卷第 19 期
151
金属铸锻焊技术 Casting·Forging·Welding
2011 年 10 月
表 1 堆焊合金化学成分(质量分数，% ) Tab.1 Chemical composition of surfacing alloys(wt% )
S1
0.1641； 0.2576； 0.1217
0.1811
S2
0.1875； 0.2861； 0.1608
0.2115
S1 的耐磨性优于 S2，该结果与上述硬度、微观组织 形态分析相符。 2.2 堆焊层厚度与堆焊效率
表面堆焊层厚度作为产品质量关键控制点，对 于同一种堆焊材料，在一定厚度范围内，堆焊层厚度 直接影响零件的使用寿命。 同时，在实际生产中，以 堆焊层厚度来判断产品质量是否合格的方法也简单 有效。 在一定的堆焊条件下，由于焊材的化学成分、 组织结构以及制备工艺的不同， 导致焊材熔化后的 流动性不一样，因此获得的堆焊层厚度存在差异。本 实 验 中 采 用 不 同 焊 材 堆 焊 试 板(堆 一 层 )， 所 得 的 堆 焊层厚度如表 4 所示。 可看出，采用焊丝 S1、S2 的 堆焊层平均厚度约为 2.2 mm，而采用焊条 T1、T2 的 堆焊层平均厚度约为 1.5 mm，S1、S2 的 堆焊层厚度 大约比 T1、T2 高 47%。 由此可见， 采用焊丝 S1 与 S2 进行堆焊对于 提高产品的 堆焊层厚度 具有一定 的优势。
上半月出版
Casting·Forging·Welding 金属铸锻焊技术
高铬合金堆焊材料组织和性能研究
曹卓远， 李春泉， 蒋建献， 相 超， 李 洲 （三一重工股份有限公司 泵送研究院， 湖南 长沙 410100）
摘 要：通过硬度测试，金相组织分析，磨粒磨损试验等方法对四种高铬合金堆焊材料的微观组织和性能进行了研
焊材
S1/S2 T1 T2
电流 /A
280 ~ 420 180 ~ 320 180 ~ 320
电压 /V
20 ~ 40 20 ~ 40 20 ~ 40
所需平均时间 /s
240 415 320
焊接效率
1 0.58 0.75
综上所述，在一定的堆焊条件下， S1 与 S2 的堆 焊 层 厚 度 比 T1、T2 高 47%， 且 堆 焊 效 率 比 T1 高 40%，比 T2 高 25%。
为了验证以上结果的准确性， 选取堆焊合金 S1、S2 进行磨粒磨损试验，结果如表 3 所示。 结果表 明，与堆焊合金 S2 相比，S1 堆焊 层的失重小 ，因此
152
表 3 堆焊层耐磨性 Tab.3 The wear resistance of surfacing layer
试样
绝对磨损ห้องสมุดไป่ตู้ / g
平均磨损量 / g
堆焊材料
S1
S2
T1
T2
硬 度 (HRC)
65
59
62
57
高铬堆焊合金常采用过共晶组织， 过共晶组织 中含有大量的初生碳化物，即硬质耐磨相，能够起到 骨 干 抗 磨 作 用[4]。 因 此 ，从 合 金 的 微 观 组 织 方 面 考 虑，堆焊合金的耐磨性取决于硬质耐磨相的总量、形 态、分布及其化学成分[5]。 这四种堆焊合金的微观组 织如图 1 所示。可看出，四种堆焊合金的硬质耐磨相 存在较大差异，其中 S1 的硬质相数量多，主要以块 状形态存在， 并且呈均匀弥散分布；S2 的硬质相数 量相对较少，以点状和针状形态存在，其中点状形态 占多数，均匀性较好；T1 的硬质相数量多，主要为针 状与点状形态存在，其中针状形态占多数，均匀性一