ProduclionTheme生产应用接
W对Fe-Cr-Mo-W-V热锻模具堆焊
合金组织与性能的影响
北京工业大学材料科学与工程学院（100124)
肖君王国红周正贺定勇
摘要针对热锻模具工作条件及其失效形式，采用药芯焊丝气体保护堆焊方法制备Fe-Cr-Mo-W-V系热锻模具堆焊合金，采用金相组织观察、硬度测试、回火热处理、抗热疲劳裂纹和力学性能等多种试验方法，分析了W含量对堆焊合金显微组织、焊态硬度、热稳定性、热疲劳性能以及力学性能的影响。结果表明：Fe-Cr-Mo-W-V系堆焊合金的显微组织由板条马氏体+残余奥氏体组成。随着W含量的增加，堆焊合金焊态及550℃回火处理后所对应的硬度值逐渐增加，随着热处理时间的延长，堆焊层硬度逐步降低并趋于平缓。随着堆焊合金中W元素的增加，堆焊合金抗热疲劳裂纹性能逐渐降低，Fe-Cr-Mo-W-V系堆焊合金的抗拉强度略高于国外焊接材料WeldMold 9650，断后伸长率略低于焊接材料WeldMold9650。
关键词：热锻模具堆焊合金热稳定性热疲劳性能中图分类号：TG455
0序言
热锻模具常在冷热交替、复杂的应力状态及摩擦磨损条件下工作，服役一段时间后，可能会产生断裂、塑性变形、磨损和热疲劳失效等问题。为提高热锻模具使用寿命，降低生产成本，实际生产中常采用堆焊、激光熔覆等表面技术对失效模具进行修复和再制造，在模具行业中已得到大量成功应用[1-4] 国内用于堆焊修复热锻模具钢的焊接材料主要有 Cr-Mo系列焊条和少量药芯焊丝产品，在模具堆焊用药芯焊丝的研究及应用方面与国外相比仍存在-定的差距，高性能的焊接材料还依赖于进口，使用成本相对较高。
针对5CrNiMo，5CrMnMo和4Cr5MoSiV1（H13）等生产中常用的热作锻模具钢的修复和再制造，堆焊的主要合金体系有：Fe-Cr-Mo-Ni,Ni-Cr-Mo-Nb,Co-Cr-Ni-Mo等。热锻模具堆焊合金应具有良好的高温强度、韧性、耐磨性、热稳定性和较高的抗冷热疲劳性能。添加少量W，V元素可进一步提高堆焊合金的热稳定性、高温强度和耐磨性，改善合金抗冷热疲劳性能，如：美国
WeldMold公司研制的WeldMold9580，WeldMold964 等都添加了少量的W,V[3]。
文中研究了W含量对Fe-Cr-Mo-W-V系堆焊合金的显微组织结构、焊态硬度、热稳定性和热疲劳性能的影响，并与美国某公司生产的焊接材料WeldMold9650 进行对比。
1试验材料与方法 1.1试验材料
研制的Fe-Cr-Mo-W-V系药芯焊丝直径为dΦ2.4 mm，采用NBC-500型熔化极气体保护焊机在尺寸为 200mm×100mmx10mm的Q235钢板上进行半自动堆焊。堆焊工艺参数见表1，堆焊厚度约20mm，焊接层间温度控制在100℃以下。设计的Fe-Cr-Mo-W-V 系堆焊合金的主要化学成分见表2，其中W元素的质量分数分别为0,0.2%，0.5%，0.8%，1.0%。在保持其它元素含量不变的基础上，调整堆焊合金中的W含量，考察W元素对堆焊合金组织和性能的影响。对比用的同类焊材为美国某公司生产的WeldMold9650药芯焊丝，堆焊合金的主要化学成分见表2。该焊丝常用
表1堆焊工艺参数
焊接电流I/A 290~310
收稿日期：2016-06-21
万方数据
电弧电压U/V 24 ~ 26
焊接速度t/（mm·min-"）
300
氢气流量Q/(L·min-"）
15
堆焊层数/层
3
于压力机热锻模具和锤锻模具等，具有良好的冲击韧性、抗热疲劳和抗磨损性能。
45
2016年第11期