摘 要

为了研究热处理对耐磨堆焊层组织和性能的影响，我们采用D938型焊条在板材上进行手工电弧焊。焊接完成之后截取三个试样，分别不进行热处理、200℃低温回火和500℃高温回火，随后进行金相制备，打磨、抛光、腐蚀后在显微镜下观察组织并进行硬度测试。我们在显微镜下发现，焊态组织为马氏体以及残余奥氏体，经过200℃低温回火的试样中出现回火马氏体，经过500℃高温回火的试样中出现回火索氏体。在硬度方面，硬度从大到小分别是不经过热处理的试样，200℃回火的试样，500℃回火的试样，并且同一试样上硬度从大到小为焊缝、熔合区、母材，我们可以得出结论，随着回火温度的升高，硬度会降低。

关键词:堆焊；回火；马氏体；硬度

Abstract

In order to study the effect of heat treatment on the microstructure and properties of the wear-resistant surfacing layer, we used the D938 electrode to perform manual arc welding on the plate. After the welding is completed, three samples are taken, which are not subjected to heat treatment, 200 ℃ low temperature tempering and 500 ℃ high temperature tempering, followed by metallographic preparation, grinding, polishing, corrosion observation under the microscope tissue and hardness test. We found under the microscope, the welding structure of martensite and retained austenite, 200 ℃ low temperature tempering in the sample appeared in the tempered martensite, 500 ℃ high temperature tempering in the sample appeared in the tempered sorbite. In the hardness, the hardness from large to small, respectively, is not heat treatment of the sample, 200 ℃ tempered sample, 500 ℃ tempered sample, and the same sample hardness from large to small is the weld, fusing area , the base metal, we can conclude that with the tempered temperature rising, the hardness will reduce.

Key Words: Surfacing; Tempering; martensite; hardness

目 录

第1章 绪论 1

1.1堆焊 1

1.2研究背景 1

1.3国内外发展与现状 1

1.3.1国内发展与现状 1

1.3.2国外发展与现状 3

1.4研究内容与预期目标 3

1.5工作及时间安排 4

第2章 实验材料和方法 5

2.1实验材料 5

2.2堆焊层的制备 5

2.1.1焊前准备 5

2.1.2焊接工艺参数 5

2.1.3堆焊过程 6

2.3截取试样 6

2.4金相试样制备 7

2.5堆焊层的热处理 7

2.5.1热处理工艺制定 7

2.5.2热处理工艺实验 8

2.6硬度试验 9

2.7实验小结 9

第3章 实验结果分析与讨论 10

3.1显微组织观察 10

3.2硬度试验 12

3.3分析与讨论 12

第4章 结论 16

4.1实验结论 16

4.2感受和体会 16

参考文献 17

致谢 18

第1章 绪论

1.1堆焊

堆焊是用电焊或气焊法把金属熔化，堆在我们需要的东西或机器零件上的一种焊接方法。通常我们的目的是用来修复受到损伤或者出现裂纹的部分。所以，它和传统焊接工艺有所区别，它是为了在工件表面获得耐磨性好、耐热性好、耐腐蚀性好等特殊性能的熔敷金属层或是为了复原或改变工件的尺寸^【1】。堆焊的方法也有很多，比如埋弧堆焊、手工弧堆焊、等离子电弧堆焊等等。是一种有效的改变材料表面性能的工艺方法，不仅越来越广泛地应用在零件的制造修复，在整个工业发展中也越来越受到人们的关注。

1.2研究背景

近年来，表面工程技术快速发展，越来越多的进入人类社会的生活生产之中，俨然已经成为一项新兴却实用，值得研究发展的技术。我们所要研究的堆焊技术正是表面工程技术的一个重要组成，并且在其中起着越来越重要的作用，堆焊技术能够让人们青睐从而发展迅速也肯定是有它独特的优点，比如强化过程的热输入量低、能够较容易地实现不同种材料之间的连接与堆积等，也正是因为这些优点，让它近年来在很多领域中都有广泛的应用，为人们创造了巨大的利益。在它众多的应用领域中，我们可以将其分为三类：1.改变表面性能，当然针对的是金属材料，如耐磨性，一般来说我们都是要提高金属表面性能；2.修复工件表面上原有的缺陷，这个应用主要体现在精密仪器的修复上面；3.实现在同一金属材料上面不同的材料的堆焊。其创造出的巨大利益充分验证堆焊技术是前卫的经济有效的表面工程技术之一。所以，对于堆焊的研究在当前形势下显得尤为重要。

1.3国内外发展与现状

1.3.1国内发展与现状

堆焊技术在我国已经有将近50年的发展史了，从上世纪50年代末开始，传统焊接技术出现开始发展时，堆焊也差不多同时开始发展。最开始主要作用就是复原零件，也就是将形状改变的零件的恢复到原样，又经过近10的发展，堆焊已经不仅仅是用来恢复零件，我们开始让他与强化表面及表面改性相结合，至此，堆焊开始运用于表面强化这一重要领域。改革开放后堆焊技术有了更大的发展，堆焊技术第一次用于制造东西，而不仅仅是以往的修理领域，上个世纪末，受先进制造技术理念的影响，近净形技术，也就是堆焊方法的智能化和精密化的技术引起制造业的广泛关注，这也是堆焊技术从原来只是用于修复、改性的传统技艺走向现代科学的重要标志。堆焊技术在我国这近50年的发展历程，从一个仅是修复作用到能够用于表面强化再到广泛运用于制造业，这一步步的发展说明堆焊技术是值得我们发展和应用的技术，当然我国堆焊技术还在快速发展中，堆焊技术只会越来越成熟，创造越来越多的效益^【2】。

现在，我国堆焊技术发展迅速，堆焊技术已广泛应用于各个行业，并取得了显著的成效，为我国的工业的发展做出了巨大贡献。堆焊应用领域非常广泛，现在我们就以钢铁工业的轧辊、阀门和发动机关键部件为例简单介绍一下。轧辊是轧钢生产的关键设备，直接影响生产效率和质量，我国每年消耗轧辊量非常巨大，这些资源如果能够节省下来投入到祖国基础建设中不是更好吗，采用堆焊方法能够修复旧轧辊重新使用，增加其使用年限，既节约了成本又减少了浪费，创造了显著的经济效益。我们都知道，密封面的质量决定阀门好坏，但是密封面特别容易受到摩擦、挤压等不良作用，导致密封面失去作用从而直接导致阀门报废，这种现象十分严重，但是，我们采用合理的堆焊方法修复密封面，增强其表面性能，就可有效的延长其使用寿命，减少浪费。发动机方面也是一样，由于高温、冲击作用下，发动机关键部件经常容易失效报废，造成巨大的浪费，堆焊则能够起到有效的修复作用降低成本，减少浪费。比如2003年，中国农机院表面工程技术研究所与中国国内某航空发动机公司合作，在飞机发动机叶片榫槽处采用大中系列电火花堆焊系统成功制造高可靠性耐微动磨损的强化层，大大提高发动机叶片的使用寿命，也降低了成本以及材料的浪费。近年来，国内的研究者们通过不懈的努力工作，在堆焊技术上取得一些进展，主要体现在堆焊方法、堆焊材料和堆焊设备三个方面。堆焊方法方面，比较成熟的方法比如焊条电弧焊、埋弧堆焊、气体保护电弧焊等应用广泛，但是这些方法并不能满足我们现在更高的要求，所以必须要寻求进步，找到更加先进的堆焊方法。近几十年，激光堆焊技术的快速发展让人们看到了希望，它的优点有很多，比如热输入量的准确控制、图层厚度大、成分和稀释率可控制性好，热畸变小，这使得我们采用激光堆焊得到的堆焊层很优越。但是，昂贵的成本限制了其推广与普及，也正是因为这样，才需要我们更多的去研究创新，改善进步，降低其使用成本，让它早日普及。堆焊材料方面，我们现在最常见也最常用的堆焊合金有铁基、镍基、钴基、和铜基合金这几类，不同的工作条件和不同的要求，所选材料也随之改变。大量的试验研究表明不同的合金元素、铁、碳之间的相互作用能够改变合金组织结构，提高性能，也就是说。多元合金的材料在堆焊中比其他一般材料有着更高的优越性，我们也正在着手于这方面的研究，争取能早日找到更加优秀的堆焊材料。堆焊设备方面，我国现在常用的堆焊设备还是类似埋弧焊自动堆焊机的传统的设备，在发展迅速而且极其重要的堆焊领域这显然是不够先进的，但是我国的研究者们一刻也没有放松，为寻求更加优良的堆焊设备而不懈努力着，也取得了一些成果，我们的设备更加的自动化与智能化，相比如传统的堆焊设备，操作简单而且工作效率高。我国堆焊技术的发展离不开这些研究者兢兢业业的奋斗，他们的功劳也将被人们书写在中国堆焊发展史上，被人们铭记。