Page 84 - 机械工程材料2025年第三期

张 宇，等：焊接电流对Ni60/Cr3C2等离子堆焊层组织及性能的影响

传导到熔池底部，导致熔深变大；同时焊接电流的增 • γ-Ni(Fe) ♣ Cr 23 C 6
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♦ • ♦ Cr 7 C 3 ♠ CrB
大使得作用在基体表面上的电弧力增大，热输入增 ♠ • -
♣ ♥ Cr 3 C 2
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5 堆焊层 ♥ ♦ ♠ ♣ • ♠
加，熔化在基体表面的堆焊粉末增加，从而引起熔高 4 堆焊层 ♥ ♦ ♠ ♣ • ♠ ♥ ♦ • ♣ ♠ ♦
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增加，而热输入增加使得温度升高，堆焊熔池与基体 强度 ♦ •
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3 堆焊层 ♥ ♦ ♠ ♥ ♥ • ♠
♠ ♦
之间的润湿性增强，在基体表面的流动与铺展性变 • ♦
2 堆焊层 ♦ • ♦ ♠ •
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好，因此熔宽增加 ［15］ 。
1 堆焊层
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1 ，2 ，3 ，4 ，5 堆焊层的稀释率分别为21.4%， 20 30 40 50 60 70 80 90
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2θ/(°)
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24.6%，27.1%，28.5%，30.7%。Ni60合金堆焊层（1
图 4 不同堆焊层的 XRD 谱
堆焊层）的稀释率最低，随着焊接电流的增加，Ni60/ Fig. 4 XRD spectra of different surfacing layers
Cr 3 C 2 堆焊层的稀释率增大。理论上等离子堆焊层
的主要物相为γ-Ni（Fe）、Cr 7 C 3 、CrB、Cr 23 C 6 和Cr 3 C 2
的稀释率应控制在15%~20%，而试验所测数值均
相。随着焊接电流的增大，熔池中铬和碳的含量也
超过了该理论范围。在Ni60合金粉末中添加较多
随之增加，Ni60/Cr 3 C 2 堆焊层中的铬化合物种类增
Cr 3 C 2 陶瓷颗粒后，只有保证复合粉末在焊接熔化时
多，且衍射峰强度也增加（含量增加）；铬作为强碳化
较充分地合金化，才能得到成形质量较好的堆焊层，
物形成元素，在等离子堆焊过程中可与熔池中的碳
因此堆焊层稀释率的控制范围可以适当改变。当焊
形成M 23 C 6 型和M 7 C 3 型碳化物，其具体类型由铬和
接电流为130 A时，Ni60/Cr 3 C 2 堆焊层较其他焊接电
碳的含量比值决定。在对比标准卡片时发现，由于
流下的堆焊层表面更为光滑平整，稀释率为27.1%。
2.2 对物相组成的影响 堆焊过程中的快速凝固引发了固溶度扩展以及凝固
时热收缩引起了拉应力畸变，Cr 7 C 3 和Cr 23 C 6 物相的
由图 4 可知：110 A焊接电流下制备的Ni60/
Cr 3 C 2 堆焊层（2 堆焊层）与Ni60合金堆焊层（1 堆焊 峰位置发生了偏移 ［16］ 。
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层）均由γ-Ni（Fe）、Cr 7 C 3 和CrB相组成；120 A焊接 2.3 对组织的影响
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电流下制备的Ni60/Cr 3 C 2 堆焊层（3 堆焊层）的主要 由图5可以看出， 各堆焊层与基体结合处均出现
物相为γ-Ni（Fe）、Cr 7 C 3 、CrB和Cr 3 C 2 相；130，140 A 了由非扩散型相变形成的无析出相的白亮层，并且
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焊接电流下制备的Ni60/Cr 3 C 2 堆焊层（4 ，5 堆焊层） 熔合线附近无裂纹、夹杂物等缺陷，这表明堆焊层与

图 5 不同堆焊层熔合线处的截面显微组织
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Fig. 5 Section microstructures at fusion line of different surfacing layers: (a) 1 surfacing layer; (b) 3 surfacing layer;
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(c) 4 surfacing layer and (d) 5 surfacing layer
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