摘 要

本研究尝试用MIG焊使用Monel-400合金焊丝进行表面堆焊，以期实现高效，成型良好，结合强度高的焊缝，同时保证堆焊层的耐腐蚀性。主要采用正交实验的方法，对堆焊参数进行控制变量，本研究改变的焊接参数主要有焊接电压、焊接电流和焊接速度。然后将所得试样进行金相观察和耐腐蚀性分析，对比分析总结后得出了以下结论：

（1）薄板焊接时，减小焊接电流和增大焊接速度都可以使焊缝的熔深减小，增大焊接电压则可以明显增大熔宽；厚板焊接时，采用较大的焊接速度、较小的电流、较小的电压都可以使焊缝熔深减小。

（2）薄板焊接时，采用较小的堆焊电流、较小的堆焊电压可以降低焊缝金属的腐蚀率，保证Monel-400合金的耐腐蚀性能。厚板焊接时，采用较小或较大的焊接电流、较小的焊接速度和较大的电压都可以降低堆焊层的腐蚀率，提升焊缝金属的耐腐蚀性。

关键词：Monel-400；MIG焊；工艺研究

Abstract

This paper we tried to making pile-up welding with Monel-400 alloy wire by MIG in order to achieve high efficiency, good shape and high bonding strength, at the same time ensuring the corrosion resistance of the surfacing layers. The orthogonal design method is used to control the welding parameters, such as welding voltage, welding current and welding speed. The resulting pattern was subjected to metallographic observation and corrosion resistance analysis. The following conclusions are drawn from the comparative analysis.

(1) When sheet welding, reducing the welding current and increasing the welding speed can reduce the depth of fusion, Increase the welding voltage can significantly increase the weld width. When thick plate welding, using a larger welding speed, a smaller current, a smaller voltage can reduce the depth of fusion.

(2) When thin plate welding, using smaller surfacing current, the smaller welding voltage can reduce the corrosion rate of weld metal to ensure welds’ corrosion resistance. When thick plate welding, using a smaller or larger welding current, a smaller welding speed and a larger voltage can reduce the corrosion rate of surfacing layer to enhance the corrosion resistance of weld metal.

Key words: Monel-400；MIG；Technology study

目 录

第1章 绪论 1

1.1研究背景介绍 1

1.1.1Monel-400合金 1

1.1.2Monel-400合金的焊接性 2

1.2国内外研究现状 3

1.2.1国外研究现状 3

1.2.2国内研究现状 3

1.3研究的目的及内容 4

第2章 实验材料及方法 5

2.1实验材料及实验设备的选取 5

2.1.1基体材料 5

2.1.2焊丝材料 5

2.1.3焊接设备 5

2.1.4基体试板和测试用试样加工设备 5

2.1.5观察设备 6

2.2实验方法 6

2.2.1堆焊实验 6

2.2.2试样的检测和分析 7

2.2.3焊缝的耐腐蚀性测试 7

第3章 Monel-400合金MIG焊研究 9

3.1薄板堆焊实验 9

3.1.1焊接工艺参数对焊缝成型的影响 9

3.1.2焊接缺陷分析 11

3.1.3堆焊层金属的显微组织分析 12

3.1.4焊缝区耐腐蚀性能检测 15

3.2水冷模拟厚板堆焊实验 16

3.2.1焊接工艺参数对焊缝成型的影响 16

3.2.2焊接缺陷分析 19

3.2.3堆焊层金属的显微组织分析 20

3.2.4焊缝区耐腐蚀性能检测 24

第4章 结论 25

参考文献 26

致 谢 27

第1章 绪论

1.1研究背景介绍

随着工业化进程的不断推进，科学技术不断发展，越来越多的科研单位及企业开始重视起镍基合金的优越性能。它的优越性能包括它在高温下（650~1000℃）具有较好的耐腐蚀性能和较高的强度。^[1]从20世纪40年代起，越来越多的科研人员开始逐渐关注起镍基合金的制备。经过了几十年的研究，企业和科研人员已经研制出了许多的镍基合金系列，包括GH合金系列，Haynes合金系列，Inconel合金系列，以及Monel合金系列等。

镍基合金可以根据材料性能分为镍基耐蚀合金、镍基耐热合金、镍基耐磨合金等。世界各国在近些年对镍基合金的研究中都获得了较为令人满意的结果，镍基合金的工作温度在世界各国对于它的成分和工艺的改进过程中，每年都会获得较为明显的提升。^[2]目前为止，有些镍基合金的工作温度已经被提高到其熔点的90%，同时，该种合金不仅可以满足其工作强度的要求，也可以达到实际情况下对其变形程度的要求。美国在对镍基合金的研究中一直领先于世界各国，这得益于它们强大的对于新合金材料的开发力量。而我国研究起步较晚，但在我国研究人员的努力下，从仿制开始，逐渐转变为现在的自主研发，已经取得了非常大的进步，令人欣喜的是现在我国的个别技术已经获得了国际上的认可和承认，达到了国际上的先进水平。^[3]而镍基合金的广泛运用，主要还是得益于其中溶于基体的合金元素可以保持住其较好的稳定性，达到有效强化合金的目的。

十多种合金元素存在于镍基合金中，它们都或多或少起着改善合金性能的作用：Al和Ti可以使材料自身的力学性能得到改善，主要是由于它们可以使合金固溶体积和温度得到提高；Cr可以使材料自身的耐蚀性得到提高；W不仅可以增加材料热强性，还可以在一定程度上提高材料自身的熔点；Nb元素则可以使材料的高温持久性能得到提高；其他的元素则起着强化合金的作用。因此，按照这些元素的作用，可以将它们分为：固溶强化元素、沉淀强化元素、晶界强化元素等。