摘 要

采用焊条电弧焊在H13钢表面堆焊钴基合金可以改善H13热作模具钢零件表面的耐热和耐磨性能，提高零件寿命。本论文设计了两种堆焊工艺，一种是直接在H13钢上堆焊Stellite6合金，另一种是首先在H13钢上堆焊奥402焊条作为过渡层，然后再堆焊Stellite6合金。通过对堆焊层的金相分析和硬度测试，可以得出如下结论：

1. 两种工艺条件下，基体与堆焊层、过渡层的冶金结合情况良好。由于层间温度均控制在200℃左右，试样均没有裂纹出现。
2. 两种工艺条件下,堆焊Stellite6合金的堆焊层的晶粒都为树枝胞状晶，可以明显看到每一层组织中晶粒的生长方向且晶粒是逐层细化的，以及碳化物（黑色的）的数量越来越多。
3. 无论加过渡层与否，随着堆焊厚度的增加，其硬度也随之增加，其耐磨性也随之提高。但是在相同的堆焊厚度时，无过渡层试样的硬度高于有过渡层的。

关键词：焊条电弧焊堆焊；钴基合金；抗裂性；显微组织；硬度

Abstract

The welding of cobalt-based alloy on the surface of H13 steel by welding electrode can improve the heat resistance and wear resistance of the surface of H13 hot work die steel parts and improve the life of parts. In this paper, two surfacing processes are designed, one is to deposit Stellite6 alloy directly on H13 steel, and the other is the first in the H13 steel surfacing electrode A402 as a transition layer, and then surfacing Stellite6 alloy. Through the metallographic analysis and hardness test of the surfacing layer, the following conclusions can be drawn:

(1)Under the two kinds of process conditions, the matrix and the surfacing layer, the transition layer of metallurgical combination is good. As the interlayer temperature is controlled at about 200 ℃, no cracks appear in the sample.

(2)Under the two process conditions, the grains of the surfacing layer of the Stellite6 alloy are all the branches of the crystal grains, and the growth direction of the grains in each layer can be clearly seen and the grains are refined layer by layer, As well as the number of carbides (black).

(3)Regardless of the transition layer or not, with the increase in the thickness of the welding, the hardness also increases, the wear resistance also increases. However, at the same surfacing thickness, the hardness of the transitionless layer is higher than that of the transition layer.

Key Words：Electrode welding; cobalt-based alloy; crack resistance; microstructure; hardness

目录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 选题的背景与意义 1

1.2 钴基合金发展及应用 2

1.3 钴基合金堆焊方式及研究现状 2

1.3.1 钴基合金堆焊方式 2

1.3.2 钴基堆焊的研究现状 3

1.4 本课题的主要内容 3

1.5 本章小结 3

第2章 试验材料、设备及试验方法 4

2.1 试验材料 4

2.1.1 基体材料 4

2.1.2 堆焊材料 4

2.2 试验设备 5

2.3 试验方法 5

2.3.1 试验设计 5

2.3.2 试验的基体材料及焊条的焊前处理 6

2.3.3 堆焊参数及试验过程 6

2.3.4 堆焊层金相试样的制备及观察 7

2.3.5硬度及堆焊厚度的测量 9

2.4 本章小结 9

第 3 章 实验结果及分析 10

3.1 钴基合金的金相组织及耐磨的机理 10

3.2 钴基合金堆焊层的显微组织分析 10

3.2.1 有过渡层且共堆焊4层的试样（即试样⑦）显微组织分析 10

3.2.2 无过渡层且共堆焊3层的试样（即试样③）显微组织分析 12

3.3 堆焊层洛式硬度分析 15

3.4 堆焊层的耐磨性分析 17

3.5 本章小结 17

第4章 结论及展望 18

4.1结论 18

4.2展望 18

参考文献 19

致谢 21

第1章 绪论

1.1 选题的背景与意义

21世纪是人类社会及科学技术高速发展的时代，不管是国家还是企业，谁站在了高新技术研究的前沿，谁就能占领科技的制高点。对国家来说，站在高新技术的前沿，可以应用在军事等方面，对提高我国军事实力有重要意义；而对企业来说，站在高新技术的前沿，可以为企业创造出更多的利益，还能引领整个行业的发展，并且在社会的发展中处于不败的地位，所以国家和企业都十分重视高新技术的发展，并且增加了对高新科技的研发投入。

例如在企业的工业方面，随着工业技术的迅猛发展，人们对高性能机械设备的需求越来越急迫。而以前传统的机械零部件的破坏一般是因为其零部件长时间在高的温度、腐蚀性强以及磨损严重的工作条件下工作，其破坏形式一般是由零部件的表面渐渐向里面来破坏。零部件的损坏一般会造成工作设备的运行停止，更有甚者，可能会导致一整套设备的损坏以及人员受伤。许多机械零部件是由比较高的强度的低碳钢通过冲压及锻造等工艺来制造的，这样的零部件本身硬度较低且耐磨性也差，又由于需要，必须长时间要在高的温度、腐蚀性强以及磨损严重的工作条件下工作，所以就容易造成设备损坏及人员受伤^[1]。

据调查，机械设备在规定的服役年限内损坏的大部分原因是因为磨损、磨蚀及腐蚀引起的，尤其是机电产品的使用。据不完全统计，20世纪90年代的初期400多家企业由于磨损而造成的经济损失约在一百多亿人民币^[2]。