哈工大焊接毕业论文

1、成人高等教育 毕业论文 题 目：低碳钢表面电弧堆焊耐磨层工艺 及组织性能分析 专 业 焊接技术与工程 类 别 专升本 层 次 本科 学 生 孔伟 函 授 站 济宁函授站 学 号 C1002492101 指导教师 苗现华 开题报告日期 2012年4月20日 哈尔滨工业大学 2012年4月目 录摘 要·························&

2、#183;·················································&

3、#183;·················································&

4、#183;·············ABSTRACT···································

5、;··················································

6、;··········································1 前 言1.1 堆焊技术的发展及应用····

7、3;·················································

8、3;·················································

9、3;·11.1.1 基本概念···············································

10、;··················································

11、;··························11.1.2 我国堆焊技术的发展状况·····················

12、;··················································

13、;························31.1.3 堆焊技术在生产中应用·······················

14、··················································

15、··························41.2 堆焊方法······················

16、83;·················································

17、83;·················································

18、83;·······4 1.2.1 焊条电弧堆焊········································&

19、#183;·················································&

20、#183;························4 1.2.2埋弧堆焊·······················&#

21、183;·················································&#

22、183;·················································&#

23、183;6 1.2.3 钨极氩弧堆焊···············································

24、··················································

25、··················71.3 课题内容及目的······························

26、··················································

27、······································82 实 验2.1 实验材料·········

28、3;·················································

29、3;·················································

30、3;····················92.1.1 母材及其性能···························

31、83;·················································

32、83;·····································92.1.2 焊材成分及其性能··········

33、··················································

34、···············································92.2 实验设备·

35、83;·················································

36、83;·················································

37、83;···························102.2.1 焊接设备····················

38、83;·················································

39、83;·················································

40、83;·102.2.2 金相实验设备··············································&

41、#183;·················································&

42、#183;·················112.2.3 热处理设备······························

43、··················································

44、······································132.2.4 硬度实验设备·········

45、3;·················································

46、3;·················································

47、3;····132.3 实验方法············································

48、··················································

49、···································132.3.1 焊接实验·············

50、··················································

51、··················································

52、·········132.3.2 热处理实验·······································

53、;··················································

54、;·····························142.3.3 金相实验···················

55、;··················································

56、;··················································

57、;···152.3.4 硬度试验·············································

58、;··················································

59、;···························173 实验数据分析3.1 金相组织分析···················

60、83;·················································

61、83;·················································

62、83;·193.2 焊接线能量对显微组织的影响·············································&#

63、183;···············································223.3 堆焊层显微硬度分

64、析··················································

65、;··················································

66、;·········223.4 热处理影响分析······································

67、3;·················································

68、3;····························244 结 论····················

69、83;·················································

70、83;·················································

71、83;···············27谢 辞·································

72、3;·················································

73、3;·················································

74、3;······28参考文献··········································

75、3;·················································

76、3;········································29摘 要 焊条堆焊技术早已在实际生产中广泛应用，然而堆焊工艺对堆焊层组织和性能影响很大。本课题选用D212焊条在Q

77、235B材料表面进行堆焊，通过调整焊接工艺参数及焊后不同热处理工艺处理，研究堆焊层的组织和性能。实验结果表明，随着焊接线能量的增加，第一层堆焊层的稀释率加大，堆焊层硬度较低，堆焊两层后母材的稀释作用明显减小，硬度能达到HRC50。同时热处理工艺对堆焊层组织影响较为明显，去应力退火不会改变堆焊层组织和性能，完全退火后堆焊层硬度显著降低。关键词：堆焊；堆焊金属；显微组织；显微硬度；焊接线能量Analysis on Microstructure and Hardness of Deposited Metals on Substrate Low-carbon Steel by Shielded Met

78、al Arc Welding ProcessABSTRACTElectrode surfacing technology has wide application in practical production.Surfacing process test is made on Q235B steel substrate by shielded metal arc welding process using electrode D212 at different welding current condition.In this article,the microstructure and m

79、icro-hardness of deposited weld metals are analyzed separately by optical microscope and micro-hardness instrument,and the effect of the welding heat input on the formation of the deposited metals is also considered, hardness can achieve HRC50.The results show that the micro-hardness of the deposite

80、d layers depends on the microstructure whice is related with the value of the welding heat input. And hardfacing layer is effected by heat treatment process obviously, the organization to stress relieving won't change hardfacing layer on the microstructure and properties, and the hardness to com

81、pletely annealing surfacing layer significantly reduced.Key Words:surfacing process; deposit metal; microstructure; micro-hardness; welding heat input1301前 言1.1 堆焊技术的发展及应用1.1.1 基本概念堆焊是用焊接的方法把填充金属熔敷到基体金属表面，以增大或恢复尺寸，以获得具有特殊性能的熔敷金属层而进行的焊接。1.1.1.1 堆焊的分类 堆焊的分类方法很多。按使用的焊接方法分，堆焊技术有气体火焰堆焊、电弧堆焊、等离子弧堆焊、电阻堆焊、电

82、渣堆焊、激光堆焊等。若按堆焊层的性能分，堆焊通常分为四种类型：包覆层堆焊、耐磨层堆焊、堆积层堆焊和隔离层堆焊。（1）包覆层堆焊 把填充金属熔敷在低合金钢或碳钢的基体表面，提供抗腐蚀或抗磨保护层的工艺过程。要求包覆层较厚，表面完整、光滑，并完全包住基体。包覆堆焊层主要是用于堆焊不锈钢、镍基合金和铜基合金。常用手弧堆焊和埋弧堆焊，气体保护电弧堆焊用的较少。填充材料有焊条、焊丝和带极等。包覆层除耐均匀腐蚀外，还要抗局部腐蚀，因而应严格控制堆焊层的稀释率，确保包覆层所需要的合金含量。（2）耐磨层堆焊 把填充金属熔敷在基体表面以提供抗磨损、冲击、腐蚀、擦伤和气蚀等保护层的工艺过程。只要在需要的部位熔敷耐

83、磨层，节省了贵重材料。因所受载荷由韧度基体承受，设计时不在考虑耐磨层强度，所以很可能使用很硬的、耐磨性很好的堆焊层。抗磨料磨损是耐磨层堆焊最重要的应用之一。（3）堆积层堆焊把填充金属熔敷到基体表面、坡口边缘或以前堆焊过的堆焊层上以增大或恢复焊件尺寸的工艺过程。堆积层金属的性能和成分一般与基体相似。（4）隔离层堆焊焊接异种材料或有特殊要求的材料时，为防止基体成分对焊缝金属的不利影响，以保证接头质量和性能，预先在基体表面或坡口边缘上熔敷一定成分的金属层的工艺过程。隔离层又称过渡层。这主要出于冶金因素的要求。有的是为防止不利成分的扩散，有的是解决不同膨胀系数或不同热处理制度的要求。1.1.1.2 堆

84、焊的冶金特点堆焊是一种异质材料的融化焊，因此需要考虑的冶金问题和异种钢焊接时相类似。其中最突出的是稀释率、熔合区和污染、热循环、热应力和堆焊层外貌等问题。堆焊层被稀释，熔合区变脆，热影响的结果，导致堆焊层及热影响区成分、组织、性能变化是堆焊的明显特点。考虑冶金问题是综合评价堆焊技术选择是否得当，堆焊工艺是否正确，以及堆焊质量是否符合工况要求的重要指标。（1）稀释率堆焊时基体和堆焊金属融化，相互溶解，可用稀释率来表示。稀释率是堆焊金属被稀释的程度，用基体的融化面积占整个熔池面积的百分比来表示。堆焊金属的稀释率大小对堆焊层的成分和性能影响很大。稀释率增加使堆焊金属的合金元素比例下降，引起堆焊层硬度

85、下降，堆焊材料消耗量增加。通常的话，堆焊材料中含有较多的合金元素，而基体往往是碳钢和低合金钢。为了获得所需要的表面堆焊层组织，节约合金元素，必须尽量降低稀释率。堆焊时，稀释作用的大小与选用的堆焊方法以及堆焊工艺有关。稀释率高的堆焊方法只有在堆焊层较厚时才能用。采用含有较高合金的堆焊材料，可以对单层堆焊层的稀释率进行补偿，但堆焊层的成分和性能的稳定性却比多层堆焊差。多层堆焊能降低稀释率的影响，一般堆焊三层后性能就趋于稳定。（2）熔合区的成分、组织和性能堆焊金属和基体热影响区之间存在一个融合区，其化学成分介于基体和堆焊层之间，性能也不同于基体，形成过渡层。堆焊的熔合区和堆焊层之间，性能也不同于基体

86、，形成过度层。堆焊的熔合区和异种焊接相似，有时会出现延性下降的脆性交界层，在冲击载荷作用下易出现堆焊层剥离。而且当工件在高温环境下长期工作或堆焊后热处理时，沿熔合线有时出现碳的迁移现象，使高温持久强度和抗蚀性能下降。有些对含铁量有严格要求的有色金属堆焊材料，如果堆在钢质基体上，将受到铁的严重污染。如果基体与堆焊层热膨胀系数差别较大时，在堆焊过程、焊后热处理或使用过程中，可能发生裂纹。熔合区的成分和性能通常通过选择堆焊材料和选择正确的堆焊工艺来控制，必要时可在工作层堆焊前在基体上堆焊隔离层。如在钢基体上堆焊铜合金时，常采用镍、铝、青铜等作障碍层。（3）热循环堆焊层的化学成分除了受到基体稀释的影响

87、外，还受到热循环的影响。堆焊层常采用多道焊或多层焊。后续焊道使先焊的焊道反复多次加热。另外，为了防止堆焊层开裂或剥离，有时还需要对工件进行预热、层间保温或焊后缓冷等措施。因此，堆焊层经受的热循环比一般焊缝复杂得多，在这种复杂的热循环作用下，堆焊层和熔合区的成分和组织变得很不均匀。不同的堆焊方法，热循环状况不同，对堆焊层的影响也不同。如氧-乙炔火焰堆焊钴铬钨合金时，由于加热、冷却速度都较慢，因此，堆焊层中碳化物颗粒较粗大。使用还原性火焰堆焊有增碳的作用，碳量增加使堆焊层耐磨性提高，但抗裂性下降。不锈钢和镍基合金堆焊层在490870高温退火时，可能析出碳化物和相沉淀物，这将引起堆焊层变脆，并降低抗

88、腐蚀能力。（4）热应力堆焊应用的成功与否有时取决于内应力的大小和外应力的类型（剪力、拉伸或压缩应力）。堆焊件的残余应力将加大或减小堆焊层开裂的倾向。当堆焊层和基体线膨胀系数差别较大，在焊后的冷却、热处理和运行中将产生很大的热应力，甚至出现裂纹。减小残余应力，除对堆焊工艺采取必要的措施外，还可以减小堆焊金属与基体的线膨胀系数差、增设过渡层以及改进堆焊层金属的塑性来控制2。1.1.2 我国堆焊技术的发展状况堆焊技术的显著特点是堆焊层与母材具有典型的冶金结合，堆焊层在服役过程中的剥落倾向小，而且可以根据服役性能选择或设计堆焊合金，使材料或零件表面具有良好的耐磨、耐腐蚀、耐高温、抗氧化、耐辐射等性能，

89、在工艺上有很大的灵活性。我国堆焊专家围绕提高堆焊质量和效率开展了大量工作。堆焊方法方面，相继开发了电弧堆焊（单丝、多丝、单带极、多带极）、电渣堆焊（窄带极、宽带极、躺极）、MIG 堆焊、等离子弧粉末堆焊、高能光束（激光、聚焦光束）粉末堆焊等，就熔敷效率而言，已从单丝电弧堆焊的11 kg/h 发展到多带极电弧堆焊的70 kg/h3，而稀释率从电弧堆焊的30 %60 %降低到等离子弧、激光、聚焦光束堆焊的5 左右4。堆焊材料方面，针对被修复零件的服役要求，相继开发了耐磨的硬质合金复合堆焊材料（包WC 的管状焊条以及含碳化物的钴基合金、镍基合金、铁基合金粉末），耐冷热疲劳的CrNiWMoNb 及镍马

90、氏体时效钢等模具堆焊材料，以及用于轧辊修复的低合金钢堆焊材料(30CrMnSi，40CrMn)、热作模具钢堆焊材料(3Cr2W8，Cr5Mo)、弥散硬化钢堆焊材料(15Cr3Mo2MnV，25Cr5WMoV，27Cr3Mo2W2MnVSi)、马氏体不锈钢堆焊材料（1Cr13NiMo 配SJ11 烧结焊剂5，0Cr14Ni2Si 配SJ11 烧结焊剂）3等。在堆焊材料的使用形式方面，已从堆焊发展初期的以焊条为主转向焊条、实心焊丝配焊剂、焊带配焊剂、药芯焊丝及粉末等多种使用形式，而且药芯焊丝的使用比例呈逐年增长趋势。与堆焊技术的国际发展前沿相比较，我国在堆焊基础理论方面（如堆焊合金的设计、堆焊缺陷

91、的形成机理等）并不落后于工业发达国家，但堆焊材料和设备的工业发展水平与发达国家存在较大差距，我国堆焊材料方面的突出特点是“焊条多焊丝少、熔炼焊剂多烧结焊剂少、实心焊丝多药芯焊丝少”，而堆焊设备方面的现状则是“改装设备多专用设备少、机械化设备多智能化设备少”，因此，无论是堆焊材料的品种和质量，还是堆焊设备的自动化、智能化水平等方面均亟待发展和提高6。1.1.3 堆焊技术在生产中应用随着工业的发展，在工作参数日益提高的条件下，很多零件会因其表面局部损坏而导致失效，因此对零部件表面的性能提出了更高的要求，而且这种要求往往和对基体的要求相矛盾。如，高耐磨的表面材料一般较脆，不能满足基体对韧性的要求。为

92、了解决这类矛盾，各种表面技术应运而生，堆焊技术则是近年来得到广泛应用的表面技术之一。目前，堆焊技术主要应用在以下两个方面。（1）制造新零部件 用堆焊工艺可制成双金属零部件。这种零部件的基体和堆焊层，可采用不同性能的材料，所以能分别满足两者的不同技术要求。这样，既能使零部件获得很好的综合技术性能，也能充分发挥材料的工作潜力。由于堆焊零部件具有耐磨、耐热、耐蚀等性能的表面层，所以使用寿命可大幅度提高达几倍甚至几十倍，并能大大减少贵重金属的消耗。（2）修复旧零部件 机械维修伴随着机械制造，有制造就有维修。如轧辊、轴类、工模具、农机零件、采掘机件等易磨损零部件，都大量采用堆焊工艺修复。有的国家统计，用

93、于修复旧件的堆焊金属占堆焊金属总量的72.2%。修复旧件的费用很低，而使用寿命新零部件短，有的甚至比新零部件还长。因此，广泛采用堆焊工艺修复旧件，对节约钢材，节省资金，弥补配件短缺等意义很大。由于堆焊技术的优异性能，因而在冶金机械、矿山机械、农业机械、石油化工机械、交通运输、原子能工程、航天工业部门等部门的零件制造和修复中，获得了广泛应用。在一些国家，每年堆焊在零件上的金属总量多达数万吨。1.2 堆焊方法1.2.1 焊条电弧堆焊焊条电弧堆焊是手工操纵焊条，用焊条和基体表面之间产生的电弧热作热源，使填充金属熔敷在基体表面的一种堆焊方法。（1）特点及应用范围手工焊条电弧堆焊的特点是设备简单且通用性

94、强，所使用的电源有弧焊变压器、弧焊整流器、直流弧焊发电机和逆变式焊接电源等。堆焊在焊工直接观察和操纵下进行，工艺灵活，不受焊接位置及工件表面形状的限制，是一种常见的堆焊方法。电弧温度高，热量集中，工件变形小，熔深大，稀释率高，堆焊层硬度和耐磨性下降，所以通常要焊23层，但多层堆焊易导致开裂。焊条电弧堆焊劳动条件差，生产率低，不易获得薄而均与的堆焊层。目前这种方法仍然是一种应用最广的堆焊方法，重要用于生产小批量难焊件和修复已磨损的零部件。（2）堆焊材料堆焊焊条多为涂料焊条，焊芯一般为冷拔焊丝，也可以采用铸芯或管状芯。根据堆焊件工作要求选择堆焊焊条。我国堆焊焊条根据其主要用途分：D10×

95、24× 不同硬度常温堆焊焊条D25×29× 常温高猛钢堆焊焊条D30×49× 刀具、工具堆焊焊条D50×59× 阀门堆焊焊条D60×69× 合金铸铁堆焊焊条D70×79× 碳化钨堆焊焊条D80×89× 钴基堆焊焊条其中×的数字代表药皮类型，如2为钛钙型，6为低氢型，3为钛铁矿型，8为石墨型（3）堆焊工艺焊条电弧堆焊所需电源及其极性取决于焊条药皮的类型。钛钙型、钛铁矿型和低氢型药皮的焊条最好采用直流反接进行堆焊，交流次之；石墨型药皮的焊条堆焊时以直流正接为宜

96、，但交流电源也可用。堆焊前，焊条的烘焙温度参考焊条说明书。一般酸性焊条需在150烘焙0.51.0 h，碱性焊条需在250350烘焙12h。表1.1是堆焊工艺参数与堆焊层厚度的关系。表1.1 堆焊工艺参数与堆焊层厚度的关系堆焊层厚度/mm<1.5<55焊条直径/mm3.24556堆焊层数112>2堆焊电流80100140200180240（4）堆焊层缺陷的防止堆焊过程最常见的问题是开裂和剥离，为了防止堆焊层和热影响区产生裂纹，减小工件的变形，需在焊前对工件预热和焊后缓冷。表1.2是当堆焊材料为碳钢或低合金钢时，工件的预热温度与堆焊材料碳当量的关系。表1.2 堆焊材料碳当量与预热

97、温度的关系碳当量/%0.40.50.60.70.8预热温度/100150200250300预热温度还与工件的材质和大小、堆焊面积及堆焊部位的刚度有关。当工件所需预热温度与堆焊材料要求的预热温度有矛盾时，则应采用其中最高的预热温度。当堆焊层硬度高、而且预热有困难时，常采用延性好、强度不高的低碳钢或不锈钢焊条堆焊过渡层，对防止裂纹和剥离也有一定作用。堆焊时，通常采用后倾焊，这有利于消除气孔和不融合缺陷。电弧太长会增加合金成分的烧损。堆焊后的缓冷在炉中或石棉灰坑中进行，也可适时补充加热，使其缓冷。此外，还应注意防止堆焊层硬度不符合要求、堆焊零件变形和提高堆焊效率。为防止堆焊层硬度偏低，在正确选定堆焊

98、材料的条件下，要防止过分稀释和合金元素的烧损。为此尽量采用小电流、短弧焊。对于细长及大直径小壁厚的零件，为了防止基体变形一般可采用夹具或焊上临时支撑铁，以增大刚度，也可采用预先反变形法、对称焊法或跳焊法。1.2.2 埋弧堆焊（1）特点及应用范围由于熔渣的保护，减少了空气中氢气、氮气、氧气侵入熔池，保护效果好，堆焊层质量好。焊道的化学成分均匀，成型美观。埋弧堆焊采用的电流较大，熔敷速度较快，生产率高，适于自动化生产。此外,无弧光辐射，金属飞溅和有害气体少，劳动条件得到改善。埋弧堆焊的缺点是设备较复杂，移动不方便，且焊接电流大，工件的热影响区也大。传入工件的热量多，稀释率高，一般堆焊23层才能保证

99、所需的性能。堆焊时温度梯度大，易引起开裂。为防止开裂，常需要预热、缓冷等措施。主要用于水平堆焊，对比较大且不易变形的零件的堆焊最适用，不适合堆焊体积小，容易变形的机械零件。（2）堆焊材料埋弧堆焊的堆焊用材料主要指焊丝和焊剂。焊丝和焊剂都直接参与熔池冶金反应，对堆焊层的化学成分、组织性能有直接影响。为了获得合乎要求的堆焊层，必须选择能基本满足堆焊层性能要求的焊丝。实心焊丝用得最普遍，药芯焊丝由于具有易调整合金成分、稀释率低、堆焊质量好等优点也得到广泛应用。一种焊丝配不同的焊剂，可以得到不同类型的堆焊层。（3）堆焊工艺 埋弧堆焊可用直流电源也可用交流电源。埋弧堆焊时堆焊工艺参数（电流、电压、堆焊速

100、度）可单独调节，但对稀释率有很大的影响。增加焊接电流，稀释率、熔深和堆焊层厚度也会增大，提高堆焊速度也会增加稀释率，一般采用较低的焊速为宜。电弧电压对稀释率的影响不太明显，一般电弧电压取3035。焊丝伸出长度对熔深和稀释率有很大影响，如果工件表面凹凸不平，或者焊丝伸出长度不能精确控制，都会造成稀释率不匀，甚至产生不熔合，一般取值为焊丝直径的8倍左右。为了获得理想的生产率和堆焊质量，应使堆焊工艺参数之间达到最佳的组合。1.2.3 钨极氩弧堆焊 钨极氩弧堆焊是在氩气的保护下，利用钨电极与基体之间产生的电弧热使填充金属熔敷在基体表面的一种堆焊方法。钨极氩弧堆焊设备主要由焊接电源、控制箱、焊枪、供气系

101、统和水冷系统等组成。 （1）特点及应用范围 钨极氩弧堆焊时电弧稳定、飞溅少、可见度好，操作方便，堆焊层形状容易控制，虽然熔敷速度不高，但堆焊层质量好。但消耗氩气，堆焊成本高。 主要适合于堆焊面积小、质量要求高、形状复杂的工件，如在汽轮机叶片上堆焊很薄的钴基合金。同时还适合在一些焊接性差的工件上堆焊，如用钛作为稳定剂的不锈钢件、含有铝的镍基合金件、不允许有碳的吸附的材料或者在氧-乙炔焰加热时容易蒸发的材料。 （2）堆焊材料 堆焊材料有丝状、管状、铸条状和粉末状。由于连续铸造方法的出现，更多的堆焊材料能制成优质长铸条，有利于实现钨极氩弧焊自动化。 （3）堆焊工艺 钨极氩弧堆焊保护气体采用氩气作为保

102、护气体，为了减少钨极对堆焊层的玷污，最好采用直流正接。采用丝状材料堆焊时，通过严格控制电流、堆焊速度、送丝速度和焊枪的摆动等工艺参数，能得到重复性很好、质量高的堆焊层。用衰减电流的办法控制堆焊层末尾的凝固速度，可以减少缩孔和弧坑裂纹。采用摆动焊枪、脉冲电流、尽量减小电流或将电弧主要对着熔敷层等方法降低稀释率。采用粉末状材料，如碳化钨粉堆焊时，将其输送到熔池表面，在碳化物颗粒基本不溶解的情况下，随着融化金属的凝固，得到碳化钨颗粒均匀分布的堆焊层。堆焊钴管接头时就采用这种方法。1.3 课题内容及目的 堆焊是用焊接的方法将具有一定性能的材料堆敷在工件表面的一种工艺过程。其目的不是为了连接工件，而是为

103、了在工件表面获得耐磨、耐热、耐蚀等特殊性能的熔敷金属层，或是为了恢复或增加工件的尺寸。应用堆焊工艺方法不仅可显著提高工件的使用寿命、节省制造及维修费用，还可缩短修理和更换零件的时间、减少停机的损失，从而提高生产率，降低生产成本。另外应用堆焊还能更合理地利用材料，以获得优异的综合性能，对改进产品设计也有重大意义。因此，堆焊作为机械工业中的一种重要的制造和维修工艺方法，已广泛地应用于矿山、冶金、农机、建筑、电站、铁路、车辆、石油、化工设备、核动力及工具、模具等领域。 为了在Q235钢表面获得性能良好的堆焊层，本实验采用焊条电弧焊工艺方法，选用D212堆焊焊条在Q235钢基体上以不同的焊接电流，不同

104、的堆焊层数进行了堆焊试验及焊后热处理。对堆焊熔敷金属的显微组织进行了分析，测试了堆焊熔敷金属的显微硬度，讨论了焊接线能量和热处理在堆焊层金属显微组织的形成中起的作用以及对堆焊金属硬度的影响。结果表明，堆焊金属的显微硬度分布取决于其显微组织，焊接线能量的大小对显微组织的形成有影响。2 实 验2.1 实验材料2.1.1 母材及其性能根据实验的要求，本实验采用了性能良好的Q235B作为实验的母材，1-4号试样的尺寸为20mm×10mm，5-8号试样的尺寸为100mm×50mm×4mm7。表2.1是母材的化学成分，表2.2是母材的机械性能 8。表2.1 Q235B化学成分

105、牌号CSiMnPS其它元素Q235B0.120.20%0.30%0.300.670%0.045%0.045%-表2.2 Q235B的机械性能牌号抗拉强度（b/MPa）伸长率5/%Q235B375-50026（a16mm）， 25（a>16-40mm） 24（a>40-60mm）， 23（a>60-100mm） 22（a>100-150mm），21（a>150mm）注：其中 a 为钢材厚度或直径2.1.2 焊材成分及其性能 实验采用的是4.0mm的D212耐磨堆焊焊条，D212符合GB EDPCrMo-A4-03。D212是钛钙型药皮的CrMo型堆焊焊条，可交直流两

106、用。堆焊时电弧稳定，脱渣容易。焊条常用于单层或多层堆焊各种受磨损的机件表面，如齿轮、挖斗、矿山机械等。表2.3、表2.49 是D212焊条的标准化学成分、参考电流，数字化低真空扫描电镜下D212熔敷金属的化学成分如图2.1和表2.5所示：表2.3 D212堆焊焊条的化学成分牌号标准CCrMoD212GBEDPCrMo-A4-030.30.60%5.00%4.00%表2.4 D212堆焊焊条参考电流焊条直径(mm)3.24.05.0参考电流(A)90120150180190230图2.1 D212熔敷金属峰值图表2.5 熔敷金属化学成分元素（KeV）含量合金质量百分数误差%原子数分数化合物合金质

107、量百分数正离子CrK5.4111139.864.810.035.130.7905SiK1.739200.420.350.150.690.3260FeK6.39817779.494.840.0094.181.0000总量100.00100.002.2 实验设备2.2.1 焊接设备（1）直流焊机本次实验采用的是ZX5-400可控硅整流弧焊机，焊机的外形如图2.2。ZX5系列可控硅整流弧焊机，用于所有牌号焊条的直流手工电弧焊接，特别适用于碱性低氢型焊条焊接重要的低碳钢、中碳钢以及普通低合金钢的构件，有利于进行全位置的焊接。 焊机采用固体控制技术，利用可控硅元件快速控制的特点，焊机动特性优良，性能柔和

108、、电弧稳定，熔池平静。飞溅小、焊缝成型好，有利于克服碱性焊条在焊接过程中产生气孔的倾向。焊机具有引弧电流及推力电流，使引弧容易及焊条不易粘住，焊机对电网电压波动进行补偿，并在焊机冷热状态时都能保持焊接电流的稳定。焊机操作方便，可远距离调节焊接电流。结构:：焊接主要部件都安装在焊机底盘上、外壳通过8只 M8螺钉与底盘联结，焊机起吊时，外壳通过螺栓承受焊机重量，焊机装有四只铁轮可便于移动。可控硅散热器采用整块铅板、既利元件散热，也有利于主变压器冷却。 图2.2 直流焊机（2）自动远红外焊条烘干炉 实验采用的是ZYH-10自动远红外焊条烘干炉，程序自动控制，操作简便；不锈钢抽屉，耐腐蚀，延长使用时间

109、；保温时间特长（20小时），连续工作方便；温度、时间数字显示，一目了然；远红外加热，节约能源；广泛应用于机械、电力、冶金、化工、石油等行业，用于各种焊条的烘干。2.2.2 金相实验设备（1）金相试样切割机实验采用的是Q-3A型金相试样切割机，如图2.3，Q-3A试样切割机是用于切割一般金相、岩相试样材料，机身设有冷却通道及开关，在切割时可通过配置好的冷却液来带走在切割中所产生的热量，避免试样过热而烧伤组织。对岩石、陶瓷等试样材料的切割，必须用金刚石砂轮片才可切割（金刚石砂轮片需特殊订货）。该机操作使用方便、安全可靠，是实验室制样必备设备之一。 （2）250mm立式砂轮机 实验采用了S3ST-2

110、50mm立式砂轮机，外观和技术参数如图2.4和表2.9：表2.9 技术参数功    率1.1KW电    压380V电    流1.7A频    率50Hz转    速2800r/min砂轮尺寸250×32×20mm砂轮粒度46/60 图2.4 S3ST-250mm立式砂轮机（3）P-2型金相试样抛光机P-2金相试样抛光机（以下简称抛光机）适用于对经磨光后的金属材料进行抛光，可获得光亮如镜的金属表面，供在显微镜下观察与测定金相

111、组织。外观如图2.5所示： 图2.5 P-2型金相试样抛光机（4）GSM-C289A金相显微镜 仪器特点：将可视影像数字化，直接输入到计算机再作绘图、测量及发送。 仪器功能：可将实时影像中的实际工件进行拍照，并可以JPEG格式储存于计算机中；可以在鸟瞰全图中进行标注尺寸；可按客户需要输入标准的圆或线，再以标准的圆、线与影像中的实物比较；可按客户需要以极坐标的方式输入标准线段；可以根据客户本身的需要，自行在实时影像上设定坐标原点（0，0）。（5）数字化低真空扫描电镜JSM-6380LV是具有3.0nm高分辨率的高性能，低成本扫描电子显微镜。通用拥护接口使仪器操作更直观，Smile Shot软件保证最佳的操作设置。可由点击鼠标获取低真空方式，对在高真空下由于过份含水或绝缘材料表面而无法观察的标本进行观察。它的标本室可容纳直径6英寸的标本。标准自动化的特点包括自动聚焦/自动stigmator 、自动枪(饱和度和对准线)和自动对比度和明暗设置。2.2.3 热处理设备实验用到的是SX2-6-13箱