Page 46 - 机械工程材料2025年第三期
P. 46
李新平，等：电站循环流化床锅炉水冷壁用HDS65焊丝防磨堆焊层的组织与性能
图 3 HDS65 焊丝堆焊层的显微组织
Fig. 3 Microstructure of HDS65 wire surfacing layer: (a) at low magnification and (b) at high magnification
NbC等高熔点碳化物。这些碳化物由于熔点高会首 蚀磨损量小于YD490焊丝堆焊层，说明其耐冲蚀磨
先形核长大，均匀分布于液相中，为熔池结晶提供 损性能优于YD490焊丝堆焊层；随着温度的升高，
了形核质点，从而提高了形核率；同时碳化物颗粒还 HDS65焊丝堆焊层的冲蚀磨损量增大，耐冲蚀磨损
可能存在于晶界处，阻碍晶粒长大。因此，堆焊层组 性能变差，但是其磨损量增加速率较YD490焊丝堆
织细小均匀，这种组织有利于降低堆焊层的裂纹敏 焊层低。HDS65 焊丝堆焊层中存在大量马氏体组
感性 ［7-8］ 。 织，同时药芯中含有碳、硼、铬、钼等元素，这些元素
2.3 堆焊层的显微硬度 一方面易溶于基体相产生固溶强化效果，并提高淬
［9］
由图4可以看出：HDS65焊丝堆焊层的显微硬 透性 ，另一方面形成高熔点碳化物为熔池结晶提
度较高，在630~690 HV，高于目前应用的耐磨材料 供形核质点，凝固后若存在于晶界处则可以阻碍晶
的硬度要求（436 HV），且硬度分布较均匀；随着深 粒长大，从而起到弥散强化和细晶强化作用 ［10］ ；此
度的增加，堆焊层硬度总体呈略微降低的趋势，这 外，铬、碳和硼还可能形成化合物，分布于马氏体基
可能是因为焊接熔池的结晶过程是由基体向堆焊层 体中，从而增加位错能，对基体中的位错产生钉扎作
表面进行的，后结晶部位的液相中溶质原子通常更 用，阻碍位错运动，提高堆焊层的抗变形能力，从而
密集，马氏体中固溶的碳含量或形成的碳化物含量 提高堆焊层的耐冲蚀磨损性能 ［11-12］ 。
更高；热影响区的硬度随着深度的增加基本呈线性 2.5 堆焊层的高温摩擦磨损行为
降低。 由图5可以看出，不同温度摩擦磨损时HDS65
焊丝堆焊层的摩擦因数均随时间的延长先急剧增大
后在一定范围内稳定波动。这是由于在摩擦开始阶
段，对磨球与堆焊层表面为点接触，此时接触应力
大，导致摩擦因数波动大；随着摩擦的进行，对磨球
深入堆焊层中，与堆焊层的接触面积增大，摩擦更
加剧烈，摩擦因数迅速增大，最终摩擦因数达到一个
图 4 HDS65 焊丝堆焊层的截面显微硬度分布
Fig. 4 Cross-section microhardness distribution of HDS65
wire surfacing layer
2.4 堆焊层的耐冲蚀磨损性能
在25，350，600 ℃条件下，HDS65焊丝堆焊层的
冲蚀磨损量分别为0.92，1.13，1.42 mg · cm −2 ，对比
图 5 不同温度摩擦磨损时 HDS65 焊丝堆焊层和 20G 钢基材的
材料YD490焊丝堆焊层的冲蚀磨损量分别为1.29，
摩擦因数曲线
1.81，2.98 mg · cm −2 ，HDS65焊丝的相对耐磨性分 Fig. 5 Friction factor curves of HDS65 wire surfacing layer and
别为 1.4，1.6，2.1。可见：HDS65 焊丝堆焊层的冲 20G steel matrix during friction and wear at different temperatures
38
