摘 要

堆焊技术作为当今十分热门的一种加工工艺，广泛用于各行各业。通过堆焊技术，在零件表面堆焊一定层数的熔敷金属，可以提高零件的使用寿命和耐磨性能。为了有效得到具有低稀释率且拥有较优良性能的堆焊层，堆焊工艺研究就显得十分重要。本课题在45钢基体上用药性焊丝制备堆焊修复层，探究堆焊修复层和45钢基体耐磨性能的差异，这对实际生产具有重要的理论和实际意义。

本课题在45钢基体上制备堆焊修复层，通过金相显微镜观察金相组织，然后在显微硬度仪上测量显微硬度，最后将堆焊修复层与45钢基体进行磨损实验。研究结果表明，在45钢基体上用药芯焊丝进行堆焊修复，可以显著提高其耐磨性能。

关键词.：堆焊修复，药性焊丝，45钢，磨损试验，耐磨性

Abstract

Welding technology is very popular today as a process widely used in various industries. By welding technology, surface welding can improve part life and wear resistance. Welding technology research is very important in order to obtain a low dilution rate and relatively good performance of the deposited metal. The issue at number 45 on the treatment of the steel substrate wire deposited metal and explore its surfacing wear layer and 45 steel substrate. The issue of the actual production application has a very important role.

The main task is to conduct welding experiments on 45 steel substrate and then its microstructure was observed by optical microscope, and measuring the hardness on the hardness tester. And the deposited metal and steel substrate 45 the wear test. The results show that on 45 steel substrate containing Mn, Mo, Cr element, wire welding can improve the wear resistance. And it may have a good process performance.

Key words：Surfacing，Flux cored wire，45 steel，Wear Test，Wear

目录

第一章 绪论 1

1.1引言 1

1.2 45钢性能及用途 1

1.2.1 45钢的性能介绍 1

1.2.2 45钢的用途介绍 2

1.2.3 零件磨损介绍 2

1.3 堆焊技术 3

1.3.1堆焊技术的特点 3

1.3.2堆焊技术的用途 4

1.4 国内外研究现状和发展趋势 6

1.5 课题研究背景及主要内容 7

1.5.1课题研究背景 7

1.5.2课题研究内容 7

第二章 实验材料及方法 8

2.1 堆焊实验 8

2.1.1堆焊实验设备 8

2.1.2堆焊实验的焊接工艺及方法 8

2.1.3堆焊实验的注意事项 8

2.1.4堆焊实验过程记录 9

2.2 线切割实验 10

2.3 金相组织观察 11

2.3.1金相组织观察需要的材料和设备 11

2.3.2金相样品制备和观察 11

2.4 硬度测试 12

2.5 磨损实验 13

2.5.1磨损实验需要的材料和设备 13

2.5.2磨损实验方法 13

2.6磨损形貌的观察 13

第三章 实验结果与分析 14

3.1 金相组织观察及分析 14

3.2 硬度测试分析 15

3.3 磨损试验分析 16

3.4 磨损形貌分析 17

第四章 实验结论及体会 19

4.1结论 199

4.2体会 19

参考文献 20

致谢 21

第一章 绪论

1.1引言

在世界经济和制造业日益发展的今天，机械化的程度大大提高，所以在日常生产中零部件的磨损会对实际生产造成严重的影响。绿色再制造工程成为21世纪重点发展的先进制造系统中的新方向，提倡更少的资源和能源消耗、更低的环境污染、更有效地利用高新技术，把高新技术运用于对废旧产品的改造，并以将其发展成产业化为宗旨。大力发展绿色再制造工程成为了我国学者主要研究的内容。由于磨损而失效的大型部件往往会造成巨大的经济损失和严重的资源浪费，对因磨损而导致丧失功能的大型机械零部件修复，使其恢复功能，便成为了机械制造业一直谋求解决的重要问题之一。大型部件因其生产周期较长，且其价格较高，所以大型零部件所存在的修复价值也较高。对零件修复的一种主要的方法就是在其表面对零件进行堆焊，该方法工艺较为简单、操作方便、费用也较为低廉，是经济有效的修复方法，而且同时它又符合绿色再制造工程的发展目标。 堆焊技术是表面工程的一种重要的技术手段，不仅在基础工业上应用广泛，近年来更是被广泛应用于修复领域。堆焊是指在特定的热源作用下，将某种具有特定使用性能的合金材料熔敷于基体材料的表层，从而使得零部件能够恢复原有的形状尺寸或者使基体材料具有某种特定使用性能的一种工艺方法。堆焊不仅可以修复由于磨损而造成零部件失效的部位，而且还可以使零部件的表面得到强化，从而达到节约能源和资源、提高经济效益和促进环境保护的目的^[1]。对于磨损失效的零件进行合理有效地修复，不仅有利于经济性的提高，也有利于机械制造业向绿色化发展以及循环经济的要求。特别是在矿山机械、冶金设备和船舶制造中，大型的钢制零件比比皆是，一旦在使用过程中出现过度磨损导致零件失效，那么，对这些零件应用再制造工程进行修复，不仅具有经济价值，同时更具有社会意义。

1.2 45钢性能及用途

1.2.1 45钢的性能介绍

45号钢也叫“油钢”，在金属铸造，冶金等制造业中，我们需要对产品的物理化学性能进行试验，而试验的主要材料就是45钢，其含碳量为0.42%-0.5%，硅含量为0.17%-0.37%，锰含量为0.5%-0.8%，铬含量小于0.25%，镍含量小于0.3%，铜含量小于0.25%^[2]。45钢属于优质碳素结构用钢，具有硬度低容易切削加工等较好的工艺性能在生产制造中常常还需要经过热处理或渗碳处理。而有的零件芯部需要耐冲击的性能，表面却需要较好的耐磨性能，这时我们会进行渗碳处理。经过渗碳处理后的45钢，其耐磨性比经过调质和淬火处理的45钢都要高。但经过热处理后零件表面的硬度虽然升高，但其内部硬度却大大降低。这表明如果将45钢渗碳和淬火处理，其内部脆性会由于生成马氏体而增大也就失去了渗碳处理预期的目的。45钢正火温度为850℃，淬火温度为840℃，回火温度为600℃，抗拉强度大于600Mpa，屈服强度大于355Mpa，伸长率为16%，收缩率为40%。

1.2.2 45钢的用途介绍

45钢在实际生产中主要用来制造轴类零件递扭矩和承受载荷。轴类零件可以根据结构和形状进行分类，可分为光轴、阶梯轴、空心轴和曲轴等。按轴的长径比可以分为短轴和细长轴。轴一般与轴承配合使用，其与轴承配合的部分称为轴颈。轴颈一般是零件定位和装配的基准，所以对其加工精度要求较高，通常加工时包括以下几个方面：（1）尺寸精度；(2)几何形状精度；（3）相互位置精度；（4）表面粗糙度等^[3]。生产中轴类零件的材料选择需要根据不同的使用性能和工作环境选取合适的材料。生产中为了获得具有一定强度，韧性和耐磨性的材料，常常将零件进行调质，正火，淬火等热处理工艺。45钢价格比较低廉，在经过调质处理后，能够得到比较高的切削性能，而且能够获得较好的强度和韧性等机械性能，淬火后表面硬度可以达到45-52HRC。

45钢机械性能非常好，被广泛的应用于生产制造业中。按其含碳量来分，45钢属于中碳钢，在淬火处理后容易出现较大的淬硬倾向，有时可以淬硬至HRC42-46。但是常常需要零件表面具有一定的硬度而内部具有较好的韧性，所以一般将零件进行表面淬火处理而保证其内部韧性。

1.2.3 零件磨损介绍

机械零件的磨损是零件主要的失效模式之一。我国每年由磨损导致的零件损失较大。磨损影响了设备的工作效率，降低了设备寿命。磨损的定义是由于运动副表面摩擦，导致表面物质不断损失的过程。磨损能够逐渐改变零件的表面形状和零件尺寸。而材料的耐磨性就是指材料抗磨损的性能能力。