堆焊速度对高铬合金M7C3相及耐磨性的影响

堆焊速度对高铬合金M7C3相及耐磨性的影响

高铬合金因其含较多数量的M7C3相(1300～1800HV)而具有优异的耐磨粒磨损性能，被广泛用作机械零件材料，如破碎机锤头、高炉料钟、磨煤磨环、衬板以及锤头等。上述零件服役环境恶劣，易磨损失效，生产实践中常采用药皮焊条、实芯焊丝和药芯焊丝对其进行堆焊修复。其中药芯焊丝具有成分调节方便的优点，可根据不同类型的零件进行成分优化设计，以获得最佳耐磨效果。M7C3型碳化

物形态显著影响高铬合金的耐磨性，而化学成分、变质处理等工艺措施可改变高铬合金中的M7C3形态。此外，堆焊不同于砂型铸造等高铬合金制备方式，具有冷却速度快、高温停留时间短的特点，这使其中一部分Cr、Mo等合金元素来不及以碳化物形式析出，而固溶于基体组织，导致M7C3颗粒形成量少而降低耐磨性，实质上这一部分Cr、Mo组份被白白浪费。基于上述情况，采用同一种药芯焊丝埋弧堆焊，考察了堆焊速度对高铬合金M7C3型碳化物形态、数量及其耐磨性的影响。

高铬合金药芯焊丝外皮选用H08A钢，药芯由高碳铬铁(含69%Cr、4%C)(质

量分数，下同)、钒铁(含50%V)，钛铁(含30%Ti)、石墨、还原铁粉等粉末组份构成。所有药粉过60目筛，搅拌均匀，由药芯焊丝成型机YHZ-1轧制为准4.6mm 粗丝，再经拉丝模拉拔减径为Φ3.2mm焊丝。

用交流埋弧焊机MZ-1000将制备好的药芯焊丝，焊剂HJ260，在Q235试板(规格：200mm×100mm×20mm)上堆焊三层，堆焊工艺参数为：焊接电流450A，电弧电压30V，焊丝干伸长30mm，层温150～200℃。焊后空冷，焊渣自动脱落，焊

缝表面光洁，无裂纹和气孔等缺陷。将小车速度v分别设置为30、28.3、26.7、

25和23.3cm/min，以改变熔敷金属的高温停留时间和冷却速度。上述试样均采用同一种高铬药芯焊丝，其化学成分(质量分数，%)为：2.4～2.6C，21～22Cr，2.7～2.9V，0.3～0.5Ti。

高铬堆焊合金(含有2.4%～2.6%C，21%～22%Cr，2.7%～2.9%V，0.3%～0.5%Ti)的基体组织由铁素体+马氏体+奥氏体组成，而硬质相则主要是M7C3颗粒，还含有少量的M3C、VC和TiC碳化物，M代表Fe、Cr和V三种合金元素。堆焊速度对高铬堆焊合金的硬度和耐磨性影响显著，硬度随堆焊速度提高而增加。当速度为28.3cm/min时，其耐磨性最好，是焊速为30cm/min试样的9.5倍。高铬堆焊合金以磨粒的显微切削机制为主，其中初生M7C3相可有效阻碍磨粒的显微切削。由于合金成分或者显微组织不均匀性过大，试验载荷增加，磨损量与之并不满足传统的正比关系。