・机械研究与应用・２０１２年第５期（总第１２１期） 应用与试验 Ｄ２０７堆焊工艺及性能研究 贺峥峥 （江西理工大学机电工程学院，江西赣州３４１０００） 摘要：采用Ｄ２０７焊条用手工电弧焊在４５号钢基体材料上进行堆焊试验，对堆焊层的金相显微组织进行了分析，对 堆焊熔敷金属的硬度和磨损性能进行了测试。结果表明：采用Ｄ２０７焊条堆焊后，其熔敷金属层的硬度与耐 磨性能均高于基体材料，大大提升了基体材料的各项性能，可用于４５号钢零部件的修复。 关键词：堆焊；显微组织；硬度；磨损 中图分类号：ＴＧ４４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００７—４４ｌ４（２０１２）０５—００６１—０２ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｓｕｒｆａｃｉｎｇ ｔｅｃｈｎｉｃ ａｎｄ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ｄ２０７ Ｈｅ Ｚｈｅｎｇ——ｚｈｅｎｇ （Ｊｉａｎｇｘｉ ｌ上ｎ幻ｅｒｓ ￡ｙ ｏｆ ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｇａｎｚｈｏｕ Ｊｉａｎｇｘｉ ３４１０００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｕｒｆａｃｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｉｓ ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ ｂｙ ｓｈｉｅｌｄｅｄ ｍｅｔａｌ ａｒｃ ｗｅｌｄｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｎ ４５ ｓｔｅｅｌ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ ｕｓｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ｄ２０７． Ｔｈｅ ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ｗｅｌｄｅｄ ｍｅｔａｌ ｉｓ ａｎａｌｙｚｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ｈａｒｄｎｅｓｓ ｔｅｓｔ ａｎｄ ｔｈｅ ｗｅａｒ ｔｅｓｔ ｆｏｒ ｔｈｅ ｗｅｌｄｅｄ ｍｅｔａｌ ａｒｅ ｐｅｒ— ｆｏｒｍｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｈａｒｄｎｅｓｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｗｅａｒ—ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ ｍｅｔａｌ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｕｓｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ｄ２０７ ｉｓ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ ｔｈａｔ ｏｆ Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ ｍａｔｅｒｉａ１．Ａｎｄ ｔｈｅ ｖａｒｉｏｕｓ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ ｍａｔｅｒｉａｌ ｉｓ ｇｒｅａｔｌｙ ｉｍｐｒｏｖｅｄ．Ｔｈｅ ｅｌｅｃ— ｔｒｏｄｅ Ｄ２７７ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ｕｓｅｄ ｔｏ ｒｅｐａｉｒ ｔｈｅ ｓｔｅｅｌ ４５． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｕｒｆａｃｉｎｇ；ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ｈａｒｄｎｅｓｓ；ｗｅａｒ １ 引 言 机械制造业向绿色化方向发展。 堆焊是指利用某种热源将具有特定性能的材料 笔者通过对熔敷金属的显微组织、硬度和耐磨性 熔敷于母体材料的表面，使母体材料表面得以加强， 能进行分析，讨论了４５号钢基体上采用Ｄ２０７堆焊 提高耐磨和耐蚀等方面的性能，或者修复母体材料受 焊条手工电弧堆焊获得的熔敷金属的性能。 损的部位，使其恢复原来的尺寸及性能，从而提高设 ２试验材料与堆焊工艺 备或零件的性能，延长设备或零件的使用寿命。堆焊 ２．１试验材料 技术因其操作简单、方法经济有效等特点，被广泛应 试验采用２０ｍｍｘ１５ｍｍｘ１２ｍｍ的４５号钢块作为 用于矿山机械、冶金设备、农业机械和石油化工机械 试验基体材料，分别编号试样１、试样２和试样３。试 等产业的生产制造和修复领域，并取得显著的经济效 样１为基体材料，不实施堆焊；试样２为Ｄ２０７堆焊后 益 Ｊ。４５号钢是常用的机械材料，被广泛应用于生 的焊态；试样３以Ｄ２０７焊条堆焊，堆焊后进行６００℃ 产制造各种设备和零部件的原材料，对该种材料进行 的热处理。Ｄ２０７焊条为低氢钠型药皮的ＣｒＭｎＳｉ型 再制造修复，尤其是对该种材料的大型部件，可缩短 堆焊焊条，其熔敷金属化学成分如表１所示。 生产工期、节约成本，不仅能提高经济效益，也有利于 表１ Ｄ２０７的熔敷金属化学成分 ／％ ２．２堆焊工艺 先对堆焊的试样用砂纸进行打磨 。 堆焊修复的工艺流程主要有以下方面。 （２）焊前预热焊条使用前在烘箱内经３００￣Ｃ （１）焊前准备对试验用３个４５号钢块先进行 烘焙１ｈ，随烘待用。试样２和试样３在堆焊前需进 相同的热处理，采用８４００（；的淬火和６２０￣Ｃ的回火处 行２００￣（２预热，预热有利于降低热影响区的最高硬 理。为达到清除表面铁锈和油污等杂质的目的，需要 度，防止产生冷裂纹，还有利于改善接头塑性，减小焊 收稿日期：２０１２一Ｏ８—２２ 作者简介：贺峥峥（１９８７一），女，江西赣州人，在读硕士，研究方向：绿色制造工程。 ・６ｌ・ ・机械研究与应用・２０１２年第５期（总第１２１期） 应用与试验 复层表面最终退火后经酸洗、钝化处理，按技术 分满足ＡＳＭＥ ＢＰＶＣ ＩＩ卷Ｃ篇标准要求 。 条件要求９０４Ｌ母材及焊接接头分别进行以下两种腐 蚀试验：第一种按ＧＢ／Ｔ４３３４．Ｂ一２００８ 标准，试样分 别在５０％硫酸＋２５ｇ硫酸铁溶液中煮沸１２０ｈ，评定其 晶间腐蚀倾向，从表中看出平均腐蚀速率均满足要 求；第二种按ＡＳＴＭ Ｇ４８—２００３Ａ法 标准，试样分别 在２２℃±２℃，６％ＦｅＣ１ 溶液中腐蚀７２ｈ，评定其抗点 蚀能力，从表中看出点腐蚀速率较小，可忽略不计，两 图１ ９０４Ｌ焊接接头置换焊肉详图 种腐蚀方法试验结果如表５所示。 ／％ 表４ ９０４Ｌ表层焊条熔敷金属化学成分 表５ ９０４Ｌ母材及焊接接头腐蚀试验 ／（ｇ／ｍ ｈ） ６ 结语 复合板（Ｑ３４５Ｒ＋９０４Ｌ）封头基层选择匹配的焊 参考文献： ［１］ ＡＣＭＥ锅炉及压力容器委员会材料委员会．ＡＳＭＥ锅炉及压力 容器规范Ⅱ一Ｂ篇非铁基材料［Ｍ］．北京：中国石化出版社， ２００７． 接材料以及合理的焊接、热处理工艺，经对随炉试板 解剖，基层Ｑ３４５Ｒ各项力学性能指标均满足技术要 求；经热成型＋正火加速冷却后复层９０４Ｌ拼缝接头 需置换焊肉，腐蚀试验才能通过，腐蚀速率完全满足 【２］ＧＢ ７１３—２００８［ｓ］． ［３］ ＡＣＭＥ锅炉及压力容器委员会材料委员会．ＡＳＭＥ锅炉及压力 容器规范Ⅱ一ｃ篇焊条、焊丝及填充金属［Ｍ］．北京：中国石化出 版社，２００７． 标准值要求，且耐腐蚀性能较好。 该工艺的实施，有效缩短了产品的制造周期，节 省了每个封头堆焊、探伤、退火等工序，该设备运行三 年多时间，运行情况良好。 … ”‘ … 。”ＩＩｌ－’ ｌｒ 【¨ｈ 。ｑ” ‘。”¨¨’’ＰＩ ‘¨¨Ｉ ¨Ｉ－ｄ ＿ 。” ‘’。 ・‘。¨¨ｌ・’Ｅ¨ｈ・ “‘ｌｔｌｊ￣，ｑ，ｌｌ 一‘ ｌ。－‘。”ｆｌ｜＿’” ’’ Ｉ一 ｆ４］ＧＢ／Ｔ４３３４．Ｂ一２００８［ｓ］． ［５］ＡＳＴＭ Ｇ４８—２００３［ｓ］． 一‘。 ¨・ ’ ｌ－ 。”ｌ… Ｉ ＩＩｎ ＩＩｉＩ ＩＩｉ ＩＩｉ Ｉｉ ｉＩ ｉＩ ＩＩｉＩｎ （上接第６２页） Ｄ２０７焊条焊态下的耐磨损性能也明显优于基体材料 的耐磨损性能，但其耐磨性能较热处理过后的耐磨损 性能仍有很大差距。 机械工业出版社，２００１． ［２］ 王娟．表面堆焊与热喷涂技术［Ｍ］．北京：化学工业出版社， ２００４． ［３］ 章友谊，屈金山．手工电弧堆焊接头组织及微动磨损性能研究 ［Ｊ］．热加工工艺，２００７，３６（３）：１３—１６． （３）４５号钢零部件的修复，采用Ｄ２０７堆焊焊条 作为堆焊熔敷金属层，焊后进行热处理，不仅能消除 ［４］ 赵建国，袁苏梅．钻具稳定器的手弧堆焊修复［Ｊ］．现代焊接， ２０１０（８）：５５—５６． 内应力，使熔敷金属层的硬度和耐磨损性能得到极大 的提高，而且其操作简便，有利于经济性的提高。 参考文献： ［１］中国机械工程学会焊接学会．焊接手册（第２卷）ｆＭ］．北京： ［５］ 孟凡军，朱胜，巴德玛．４５ＣｒＮｉＭｏＶＡ钢堆焊修复层组织及摩 擦学性能［Ｊ］．中国工程学报，２００８，４＿４（４）：１５０—１５３． ［６］ 刘政军，宋兴奎，唐兴涛．异种材质堆焊层组织及耐磨性［Ｊ］焊 接学报，２０１ １，３２（４）：９９—１０２． ・６５・
