GH2132簡(jiǎn)介：
該合金是Fe-25Ni-15Cr基高溫合金，加入鉬、鈦、鋁、釩及微量硼綜合強(qiáng)化。在650℃以下具有高的屈服強(qiáng)度和持久、蠕變強(qiáng)度，并且具有較好的加工塑性和滿意的焊接性能。適合制造在650℃以下長(zhǎng)期工作的航空發(fā)動(dòng)機(jī)高溫承力部件。

摘 要 ：利 用 等 離 子 轉(zhuǎn) 移 弧堆 焊 工 藝 在 高 溫 合 金 GH2132表 面 上 進(jìn) 行 鈷 基 合 金 堆 焊 試 驗(yàn) ，并 對(duì) 堆 焊 試 件 的堆 焊 層 進(jìn) 行 滲透 檢 測(cè) 、宏 觀 檢 驗(yàn) 、稀 釋 率 分 析 、顯 微 組 織 觀 察 和顯 微 硬 度 測(cè) 試 。

結(jié) 果 表 明 ：堆 焊 試 件 堆 焊 層 宏 觀 質(zhì) 量 良好 ，滲 透 檢 測(cè) 顯 示 磨 削 后 堆 焊 層 的表 面質(zhì) 量 完 全 達(dá) 到 4級(jí) 要 求 ；堆 焊 層 稀 釋 率 和 顯 微 硬 度 指 標(biāo) 也 全 部 符 合 相關(guān) 技 術(shù) 要 求 。

GH2132合 金是 Fe-25Ni一15Cr基 高 溫 合 金 ， 加 入 鉬 、鈦 、鋁 、釩 及微 量 硼 綜 合 強(qiáng) 化 。該合 金 在 650℃ 以下具 有 高 的屈 服 強(qiáng) 度 、持 久 強(qiáng) 度 和蠕 變 強(qiáng) 度 ，并且 具有 較 好 的加 工 塑 性 和 令 人 滿 意 的 焊 接 性 能 ，可 用 于生 產(chǎn)各 種 形 狀 的產(chǎn) 品 ，如 盤 件 、鍛 件 、板 、棒 、絲 和 環(huán) 形 件 等 。

因此 ，在 國(guó) 外 該 合 金 在 電力行 業(yè)和 航 空工 業(yè) 都 獲 得 了 廣泛 的應(yīng) 用 ，但 目前 在 國(guó) 內(nèi)該 合 金還 主要 應(yīng) 用 于航 空工 業(yè) ，如 在650℃ 以下 工作 的發(fā) 動(dòng)機(jī) 壓氣 機(jī) 盤 、渦 輪 盤 、承 力環(huán) 、機(jī) 匣 、軸類 、緊 固件 和板 材焊 接 承力 件等 。

在超 超 臨界百 萬 機(jī) 組 閥 芯 技術(shù) 文 件 中 ，很 多關(guān) 鍵 零部 件也 采 用 GH2132合 金 材 料制 造 ，且 涉及 到 鈷基 合金 堆 焊 等表 面 處 理 技 術(shù) ，而 國(guó) 內(nèi)在 這 些 方 面較 少采 用 此 合金 。

因 此 ，結(jié) 合 目前 產(chǎn) 品 的 市場(chǎng) 化需 求 ，有 必 要 對(duì) GH2132合 金 材 料 表 面 堆焊鈷 基 合金 工藝 進(jìn)行 深入 研 究 。

等 離子 轉(zhuǎn) 移 弧 (PTA)堆 焊 技 術(shù) 廣 泛 應(yīng) 用 于材 料表 面強(qiáng) 化技 術(shù) ，具 有 能 堆 焊 各種 合 金 粉 末 材料 ，堆 焊層 致 密 且 稀 釋 率 低 ，堆 焊 過 程 生 產(chǎn) 效 率 高 、合金 材 料消 耗少 、成本 低 等 優(yōu) 點(diǎn) ，在 提 高 材 料表 面抗 腐蝕 、抗磨 損 、耐 高溫 性 能 、延 長(zhǎng)使 用 壽命 方 面受 到 越 來 越 多 的 重 視 ，因 此 其 應(yīng) 用 也 日益廣 泛 。

1 堆 焊 工 藝 試 驗(yàn)

1．1試 板 材料 及其 尺 寸?

1．2 堆焊 材料

PTA 堆 焊 采 用 的 鈷 基 合 金 粉 末 是 Stellite No．6，其 化 學(xué)成 分見 表 2。

鉆基 合金 具 有 良好 的高 溫性 能 ，優(yōu) 異 的熱 強(qiáng)性 、耐腐蝕 性 及 耐 疲 勞 性 能 ，特 別 是 在 熱 態(tài) 下 具 有 優(yōu) 越 的抗 擦 傷 性 能嘲 。

利 用 PTA 堆 焊 技術(shù) 將 鈷基 合金 粉末 堆 焊在 普 通 材料 表 面 ，以提 高 材 料 耐磨 損 、耐腐蝕 及 高溫 性 能 ，延 長(zhǎng) 使 用 壽命 ，同 時(shí) 節(jié)省 貴 重 材 料 ，降 低 產(chǎn) 品 的成 本 。另 外 ，Stellite No．6是最 具 有 代 表 性 應(yīng) 用 最 廣 泛 的 鈷 基 合 金 ， 廣 泛用 于各 類 閥 門 的密 封 面和 導(dǎo) 向 面 的堆 焊 ，焊 接 工藝 也很 成熟 ，焊 接質(zhì) 量穩(wěn) 定 ，成 品率 較高 。

2 工 藝 要 求

根 據(jù) 電力行業(yè) 相 關(guān)堆 焊技 術(shù) 文件 ，PTA 堆 焊 后 堆焊層 測(cè) 試驗(yàn) 收要 求如 下 ： (1)堆焊 面機(jī) 加 工 后 表 面 無 缺 陷 ，滲 透 檢 測(cè)(PT)達(dá) 到相關(guān) 標(biāo)準(zhǔn) 的 4級(jí)要 求 。

(2)接 觸 面 堆 焊 層 鐵 的 質(zhì) 量 分 數(shù) 應(yīng) 低 于 2O ，滑 動(dòng) 面堆焊 層鐵 的質(zhì) 量分 數(shù)應(yīng) 低 于 25％。

(3) 堆 焊 面 表 面 硬 度 應(yīng) 在 375HV30～500HV30，熱影 響 區(qū)硬 度 應(yīng) 不 大 于 350HV30，中間層 硬度 應(yīng) 不大 于 250HV3O。

(4)金 相檢 測(cè)在 試件 120。均 布 的三個(gè) 方 向上 分別 進(jìn)行 。 依據(jù)上述技 術(shù) 要求 ，結(jié)合 以往 生 產(chǎn)經(jīng) 驗(yàn) ，在 試件上進(jìn)行 多次試堆 焊后 (無 中間層 )，實(shí)際堆焊 過程

中 ，焊接 工藝參數(shù)見 表 3，其他 工藝參數(shù) 如下 ：

3 試 驗(yàn) 分 析

3．1 PT探 傷

圖2為磨銷后試件的?PT探 傷 。

將堆焊試件在磨床上磨削至熔覆層一定厚度后進(jìn)行PT探傷檢驗(yàn)，沒有發(fā)現(xiàn)裂紋和氣孔等可記錄缺陷。由于等離子弧能量集中,熔池溫度高,焊材熔化充分，不需要復(fù)雜的前處理，沒有人為

為因素的干擾,因此堆焊層質(zhì)量比較穩(wěn)定，很少出現(xiàn)裂紋和氣孔缺陷[7]。

3.2宏觀檢驗(yàn)

經(jīng)PT探傷后按圖3對(duì)堆焊試件進(jìn)行金相取樣，三個(gè)試樣編號(hào)分別為PTA04-M1 PTA04- M2和PTA04-M3。圖4是三個(gè)試樣的宏觀金相照片,三個(gè)試樣上堆焊層表面均未發(fā)現(xiàn)氣孔、裂紋、夾渣、未熔合和未焊透等缺陷,焊接熔合良好。

3.3稀釋率分析

在PTA堆焊過程中，局部溫度較高，部分基體材料和焊層發(fā)生了互熔擴(kuò)散，即通常所說的稀釋作用。稀釋率越大，焊層金屬熔入基體越多,對(duì)焊層的性能影響也越大。通過測(cè)量磨削后鈷基合金表面鐵含量的多少可以評(píng)判稀釋率的大小。根據(jù)對(duì)鈷基合金堆焊層的相關(guān)技術(shù)要求，磨削后StelliteNo.6合金堆焊層表面鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù):接觸面<20%，滑動(dòng)面<25%。

通過對(duì)堆焊層表面光譜分析可知,堆焊層表面平均鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)為968%，這表明稀釋率很低，測(cè)試結(jié)果也說明在GH2132合金堆焊層表面鐵含量滿足相關(guān)技術(shù)文件要求。采用上述 PTA堆焊工藝參數(shù)在高溫合金GH2132表面堆焊StelliteNo.6合金完全可以滿足產(chǎn)品生產(chǎn)要求。

3.4顯微組織

在StelliteNo.6合金堆焊試件上取樣，對(duì)堆焊層試樣截?cái)嗝孢M(jìn)行粗磨→細(xì)磨→拋光→侵蝕后,然后利用LeicaDMI3000M金相顯微鏡進(jìn)行顯微組織觀察。

圖5是堆焊層截面的顯微組織照片。由圖5可以看出:母材區(qū)是晶粒較為粗大的奧氏體組織,堆焊層織是由先析出的鈷基共晶樹枝晶和枝晶間碳化物組成的,焊縫區(qū)晶粒細(xì)小，熔合區(qū)有一定寬度,組織較為復(fù)雜，這是由于基材的稀釋和后續(xù)堆焊層的熱影響導(dǎo)致的。

3.5顯微硬度

對(duì)試件上所取三個(gè)試樣的截面利用402MVD顯微硬度計(jì)進(jìn)行顯微硬度測(cè)量，測(cè)試區(qū)域包括母材、熱影響區(qū)和焊縫區(qū)，各區(qū)的測(cè)量結(jié)果已標(biāo)記在各測(cè)量點(diǎn)處，見圖6。

從表4中各區(qū)域顯微硬度測(cè)試結(jié)果可看出，PTA堆焊焊縫硬度符合相關(guān)工藝文件的技術(shù)要求。

4 結(jié)語

通過選擇合理的焊接工藝參數(shù)，利用PTA堆焊工藝在高溫合金GH2132表面環(huán)形槽處堆焊了鈷基合金耐磨層。通過對(duì)堆焊試件的堆焊層進(jìn)行滲透檢測(cè)、宏觀檢驗(yàn)、稀釋率分析、顯微組織觀察和顯微硬度測(cè)試,結(jié)果顯示各項(xiàng)性能均滿足相關(guān)技術(shù)文件的要求。這說明采用的堆焊工藝參數(shù)合理,可直接將該工藝用于相關(guān)行業(yè)關(guān)鍵零部件的生產(chǎn)。