陈光+马威+眭文杰+秦文海
摘 要：文章采用堆焊技术在Q235低碳钢表面分别堆焊Fe450、WC、Fe450和WC各50%合金粉末复合涂层，研究在相同焊接工艺参数下不同粉材合金堆焊层的耐磨损性能。结果表明在相同堆焊参数下，Fe450合金等离子堆焊层的耐磨损性能最低，WC合金等离子堆焊层的耐磨性能最高，Fe450与WC各占50%的合金等离子堆焊层的耐磨性能在它们两者之间。同时可得出表面堆焊技术可以充分发挥材料的性能优势，增强基体的耐磨损性能，达到节约用材和延长零部件使用寿命的目的。
关键词：堆焊；合金粉末；耐磨损
1 概述
由于低碳钢具有良好的机械性能，能够应用于各个行业的许多方面，因此，如何延长低碳钢工件的使用寿命，降低磨损对低碳钢的应用有很大的影响，低碳钢表面堆焊就是其中的一种方法。
2 实验材料和方法
在本次实验中以低碳钢型铁基合金粉末为基础，选择了DG.Fe450高铬铸铁型金属粉末材料。同时选择碳化钨金属粉末材料DG.WC-Co10Cr4，Fe450和碳化钨各50%的混合合金粉末与其对比，比较分析在相同工艺参数下，不同材料的耐磨性。
此次研究采用GAP 2001 DC堆焊设备，用GAP 2001 DC型整流器式直流弧焊机作为堆焊电源，堆焊铁基自熔合金粉末（Fe45）、钨基包覆粉（WC-Co10Cr4）、以及这两种粉末各50%的粉末合金在Q235低碳钢的表面。实验前，应该对金属粉末材料做一些必要的处理，比如烘干基材表面，所謂烘干的处理就是采用烘箱把金属粉末材料在高温下保持一段时间，蒸发其中的水分，从而保证了喷焊实验的质量。
采用SKODA快速磨损试验机对喷焊层进行磨损实验，SKODA快速磨损试验机主要对各种金属材料、钢经表面处理粉末冶金进行对比试验。该机系光滑磨损试验固定磨轮，对试样的要求不高，因此，能满足各种试验。磨损实验在室温下进行，磨损接触表面采用200#、600#、800#、1200#砂纸打磨，实验载荷为5KG，转速为675rpm，转数为1000转。每个试件进行多次磨损实验，取质量损失的平均数值。
3 实验结果分析
图1（a）为Fe450合金等离子堆焊层磨损位置的微观图，可以看出，此堆焊层经磨损后的划痕明显，图（b）和（c）分别是50%和WC合金等离子堆焊层磨损位置的微观图，它们的磨损划痕与Fe450相比不是非常明显，由此可以证明在相同堆焊参数下，Fe450合金等离子堆焊层的耐磨损性能最低，WC合金等离子堆焊层的耐磨性能最高，Fe450与WC各占50%的合金等离子堆焊层的耐磨性能在它们两者之间。
图2为三种粉材合金等离子喷焊层在同一参数下的磨损量，可以看出，Fe450堆焊层的磨损量远远高于WC和混有50%WC的Fe450的磨损量，达到了26mm2。而WC堆焊层的磨损量最小，不到10mm2。其次是Fe450和WC各50%的合金堆焊层。
由此结果可以得出，WC堆焊层的耐磨性能最好，Fe450合金堆焊层的耐磨性最差。它们的合金粉末堆焊层的耐磨性处于中间水平。其原因是WC粉末颗粒具有很高的硬度，WC颗粒对堆焊层显微组织起着弥散强化、固溶强化、晶界强化作用，所以喷焊层的耐磨性非常高。同时在一定程度上材料的耐磨性能和硬度呈正比例增长，所以耐磨性差别的产生原因可以由三种不同的粉材合金等离子堆焊层的硬度分析来说明。
4 结束语
（1）在相同的堆焊工艺参数下，WC粉末合金堆焊层的耐磨性最高，磨损量只有不到10mm2；Fe450合金堆焊层的耐磨性最低，磨损量达到了26mm2；Fe450和WC各50%合金堆焊层的耐磨性在它们两者之间。
（2）在工件表面堆焊合金粉末可以明显提高工件的一些特定性能。
