金属焊接性基础 教学课件 ppt 作者 孟庆森 主编 张柯柯 副主编第8章 堆焊及金属表面改性.ppt

主要内容 §8.1.1.1耐磨性 §8.1.1.1耐磨性 §8.1.1.1耐磨性 §8.1.1.1耐磨性 §8.1.1.2 耐蚀性 8.1.1.3 耐气蚀性 8.1.1.4 耐高温性能 8.1.2 堆焊合金的类型、焊接性特点和选用 §8.1.2.1堆焊合金的分类 §8.1.2.1堆焊合金的分类 §8.1.2.1堆焊合金的分类 §8.1.2.2 铁基堆焊合金 §8.1.2.2 铁基堆焊合金 铬锰奥氏体钢堆焊合金分为低铬和高铬两类。低铬型w(Cr)≤4%，w(Mn)=12%-15%，还含有少量的Ni和Mo。高铬型w(Cr)=12%-17%、w(Mn)≈15%，它与高锰奥氏体钢堆焊合金具有相同的组织和相近的焊后硬度，其用途也基本相同，但其焊接性更为优良，常在重要的高锰钢零件修复中使用。 高锰奥氏体钢堆焊金属和热影响区极容易产生裂纹。 在快速冷却时，w(C)=0.6%~1.8%和w(Mn)=12%~20%的堆焊金属均能稳定地得到单相奥氏体组织。 当冷却较慢时，碳化物沿奥氏体晶界析出现象，使堆焊金属的塑性、韧性急剧下降，导致焊接裂纹极易产生。 铬镍奥氏体钢堆焊合金 最常用的是18-8型和25-20型，具有很强的耐蚀性、热强性和抗高温氧化性能，在化工、石油、原子能等部门的耐蚀、耐热设备堆焊中得到广泛应用。为了提高堆焊合金的抗晶间腐蚀能力，要求有低的含碳量，同时保持堆焊金属为奥氏体-铁素体双相组织，其缺点是堆焊层硬度低、耐磨性较差。 常以18-8型合金为基础，加入Mo、V、Si、Mn、W等合金元素，通过固溶强化、析出强化等途径，改善红硬性，增加耐磨能力。 为提高18-8型堆焊合金承受冲击后冷作强化的效果，加入较多的奥氏体形成元素Mn，如0Cr20Ni10Mn6、Cr25Ni6Mn7等材料具有良好的抗气蚀效果，常用于水轮机叶片的堆焊。 §8.1.2.2 铁基堆焊合金 §8.1.2.2 铁基堆焊合金 合金铸铁堆焊合金 通常加入一种或几种合金元素（如Cr、Ni、W、Mo、V、Ti、Nb、B等）（见表8-1），获得具有优良的抗磨料磨损堆焊层。 马氏体合金铸铁堆焊合金属于亚共晶铸铁类型，主要由马氏体+残余奥氏体+含有合金碳化物的莱氏体组成。一般应预热300~400℃，常用在混凝土搅拌机、高速混砂机、犁铧、螺旋送料机等零件的堆焊中。 奥氏体合金铸铁堆焊合金组织为奥氏体和莱氏体共晶，含有较多高硬度的碳化铬，耐低应力磨料磨损性能较好，但耐高应力磨料磨损性比马氏体合金铸铁层低 。对开裂和剥落敏感性比马氏体合金铸铁和高铬合金铸铁堆焊层都小。适用于中等冲击及低应力磨料磨损和腐蚀条件下工作的零件堆焊。 高铬合金铸铁堆焊合金一般w(Cr)=15%~35%，并适当加入其它合金元素，如Ni、Mo、W、Si、B等，以进一步提高它的耐磨性、耐蚀性、耐热性等。该合金裂纹倾向很大，一般要求400~600℃预热，焊后缓冷。 图8-2 碳化钨堆焊层组织 10x §8.1.2.3碳化钨堆焊合金 碳化钨堆焊合金具有良好的抗磨料磨损性、耐热性、耐腐蚀性和抗低等冲击性。 碳化钨堆焊金属的基体组织可采用铁基合金（碳钢、合金钢、铸铁）、镍基合金、钴基合金和铜基合金。 选择不同基体金属会使堆焊金属具有不同程度的耐蚀性和抗高温氧化能力。 堆焊时合金的脆性较大，容易产生裂纹，对结构较复杂的工件应进行焊前预热。 §8.1.2.4 钴基堆焊合金 主要指Co-Cr-W堆焊合金，即司太立合金（Stellite）。以Co为基础成分，加入Cr、C、W等元素组成的合金。一般w(Cr)=25%~33%、w(W)=3%~21%，其余为Co（见表8-1）。 其中Co使合金具有很高的抗蚀性；多量的Cr提高合金的抗氧化性；W可增加高温蠕变强度和硬度；而C的重要作用在于使Cr、W形成高硬度的碳化铬和碳化钨，使合金具有优良的耐磨性。 钴基堆焊合金有很高的红硬性、抗磨料磨损、抗腐蚀、抗冲击、抗疲劳性、抗氧化性和抗金属-金属间磨损等优良性能 §8.1.2.4 钴基堆焊合金 含C、W较低的钴基合金，主要用于受冲击、高温、腐蚀、磨料磨损的零件堆焊，如高温高压阀门、热剪切刀刃、热锻模等 含C、W较高的钴基合金，主要用于受冲击较小，而受强烈磨料磨损、受热、受腐蚀的零件堆焊，如粉碎机刃口、螺旋送料机等零件。这类合金易形成冷裂纹或结晶裂纹，因此在电弧焊和气焊时需300~600℃预热。 §8.1.2.5镍基堆焊合金 镍基合金的抗金属-金属间摩擦磨损性能最好，并具有很高的耐热性、抗氧化性、耐蚀性。镍基合金易于熔化，有较好的工艺性能，所以尽管价格比较贵，应用仍很广泛，如用在高温高压蒸汽阀门、化工设备、炉子元件、泵的柱塞等零件的堆焊。 （1）Ni-Cr-B-Si合金 也称为科尔蒙合金（Colomony），在堆焊中应用最