表面工程堆焊amp喷焊课件

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1、表面工程表面工程姓名：姓名：学号：学号：101903堆焊堆焊中国民航大学材料表面工程1 概述概述 堆堆焊焊与堆与堆焊焊技技术术n堆焊是用焊接方法在零件表面堆敷一层金属的工艺过程。n一方面可以恢复零件因磨损或加工过程中的失误而造成的尺寸不足，即恢复零件的尺寸n另一方面可以对零件表面进行改性，以获得所需要的特殊性能，即赋予零件表面特殊的性能表面工程堆焊&喷焊课件中国民航大学材料表面工程图例图例表面工程堆焊&喷焊课件中国民航大学材料表面工程举例举例表面工程堆焊&喷焊课件中国民航大学材料表面工程2 堆焊材料及选择堆焊材料及选择分类分类表面工程堆焊&喷焊课件中国民航大学材

2、料表面工程一、一、堆焊合金的类型和特点堆焊合金的类型和特点 铁铁基基堆焊合金性能范围广，韧性与抗磨性配合好，能满足许多不同的要求；而且价格较低，品种也最多，所以应用最广。镍镍基基、钴钴基基堆焊合金价格较高，由于高温性能好、耐腐蚀，主要用于要求耐高温磨损、耐高温腐蚀等场合。铜铜基基材料的耐蚀性好，有时也用于堆焊材料。碳化碳化物（以碳化钨为主）物（以碳化钨为主）堆焊合金的耐磨料磨损性能最好，虽然其价格较贵，但在耐严重磨料磨损部位堆焊和工具堆焊中占重要地位。表面工程堆焊&喷焊课件中国民航大学材料表面工程1.铁基堆焊合金铁基堆焊合金 珠光体珠光体类类的堆的堆焊焊合金合金马马氏体氏体类类的堆的堆

3、焊焊合金合金高速高速钢钢及工具及工具钢钢堆堆焊焊合金合金 奥氏体堆奥氏体堆焊焊合金合金耐腐耐腐蚀蚀堆堆焊焊合金合金 合金合金铸铁铸铁堆堆焊焊合金合金 表面工程堆焊&喷焊课件中国民航大学材料表面工程1.铁基堆焊合金铁基堆焊合金 （1）珠光体珠光体类类的堆的堆焊焊合金合金及特点及特点 碳含量0.5，合金元素总量5，以Mn、Cr、Mo、Si为主要合金元素。在堆焊后自然冷却时，堆焊层的组织以珠光体为主(包括索氏体和屈氏体)，其硬度为2038HRC。特点是堆焊性能优良，具有中等的硬度和一定的耐磨性，冲击韧度好，易机械加工，价格便宜。表面工程堆焊&喷焊课件中国民航大学材料表面工程1.铁铁基

4、堆焊合金基堆焊合金 （2）马马氏体氏体类类的堆的堆焊焊合金合金及特点及特点 碳含量：0.11.0，个别达1.5%，低或中等含量的合金元素。加入Mo，Mn、Ni能提高淬硬性。加入Cr、Mo、W、V可形成抗磨的碳化物。Mn、Si能改进焊接性能。组织为马氏体，有时也会出现少量的珠光体、贝氏体和残余奥氏体。堆焊层的硬度为2565HRC，主要决定于碳含量和转变成马氏体的数量。低碳合金的碳含量0.30，堆焊层的组织为低碳马氏体，硬度为2555HRC。特点是抗裂性好，不需预热，硬度较高，有一定的耐磨性，能用碳化钨刀具加工，能承受中度冲击，线膨胀系数较小，变形和开裂倾向较小。中碳合金的碳含量在0.300.60

5、之间，堆焊层的组织为片状马氏体，有时也有少量板条状马氏体、珠光体和残余奥氏体。其硬度为3853HRC，具有较好的耐磨性和中等抗冲击能力。开裂倾向比低碳马氏体堆焊合金大；因此堆焊前应预热到250350。高碳马氏体堆焊合金的碳含量在0.601.0之间，有时高达1.5堆焊层的组织是片状马氏体和残余奥氏体，其硬度高达60HRC左右，具有良好的抗磨料磨损性能，但抗冲击性能较差，堆焊时易产生裂纹，因此一般应预热到350400。堆焊后只能用磨削加工。表面工程堆焊&喷焊课件中国民航大学材料表面工程1.铁铁基堆焊合金基堆焊合金 马氏体钢堆焊层的硬度比珠光体钢高，而韧性和抗冲击性则较低。随着含碳量的增加，

6、这种趋势越来越明显，耐磨性也有所提高。马氏体刚堆焊层最理想的应用场合是在抗金属间磨损的场合，例如各种齿轮、轴类的堆焊。在低应力磨粒磨损的场合也能获得比较满意的使用效果，例如铧犁、挖泥斗的堆焊等。在高应力磨粒磨损和有中度以上冲击的工况下，马氏体钢的应用比较少见，其耐热性和耐蚀性亦不能令人满意。表面工程堆焊&喷焊课件中国民航大学材料表面工程1.铁基堆焊合金铁基堆焊合金（3）高速高速钢钢及工具及工具钢钢堆堆焊焊合金合金 （马氏体）高速钢堆焊合金的碳含量在0.701.0之间，W、Mo的含量较高。堆焊层的组织为马氏体加碳化物，还有残余奥氏体，其硬度高于55HRC，具有良好的红硬性(达600)。热

7、工具钢堆焊合金主要用于热锻模和热轧辊的堆焊。这类堆焊合金除有较高的高温硬度外，还要有较高的强度和冲击韧度。因此，它的碳含量较高速钢堆焊合金低些，这类合金还应具有较高的抗冷热疲劳性能以及高的抗高温氧化性能、耐磨性能。冷加工工具钢堆焊合金具有较高的常温硬度和抗金属间磨损的性能。表面工程堆焊&喷焊课件中国民航大学材料表面工程1.铁基堆焊合金铁基堆焊合金 （4）奥氏体堆奥氏体堆焊焊合金合金奥氏体锰钢堆焊合金、铬锰奥氏体钢堆焊合金；奥氏体锰钢堆焊合金：C%=1.01.4，Mn%=10%14%。用于ZGMnl3零件的堆焊，堆焊层应为单一的奥氏体组织，具有良好的冲击韧性和加工硬化特点。为了改善其焊接

8、性，堆焊合金中还加入少量的Cr、Ni、Mo合金元素，并严格控制S、P的含量。铬锰奥氏体钢堆焊合金又分为低铬和高铬两类。低铬的含Cr4，Mn=1215，还有少量的Ni和Mo。高铬的含Cr=l217，Mn=l5。铬锰奥氏体钢堆焊合金的特点与奥氏体锰钢堆焊合金相似，只是焊接性更为优良。表面工程堆焊&喷焊课件中国民航大学材料表面工程1.铁基堆焊合金铁基堆焊合金 （5）耐腐耐腐蚀蚀堆堆焊焊合金合金 铬镍奥氏体不锈钢、高铬马氏体不锈钢型堆焊合金。特点是具有优良的耐腐蚀性和一定的抗高温氧化性能。若含有Si、C、B等元素，则还兼有优良的耐磨性、耐冷热疲劳性、耐气蚀性等特点。表面工程堆焊&喷焊课

9、件中国民航大学材料表面工程1.铁基堆焊合金铁基堆焊合金 （6）合金合金铸铁铸铁堆堆焊焊合金合金 碳含量大于2的铁基堆焊合金均属于铸铁类型。为了进一步提高耐磨性，通常加入一种或几种合金元素，如Cr、W、Mo、V、Ti，Ni、B等，从而获得具有优良抗磨损性能的合金铸铁堆焊层。种类：马氏体合金铸铁、奥氏体合金铸铁、高铬合金铸铁。表面工程堆焊&喷焊课件中国民航大学材料表面工程2.镍基堆焊合金镍基堆焊合金镍铬硼硅合金。镍铬钼钨合金。表面工程堆焊&喷焊课件中国民航大学材料表面工程2.镍基堆焊合金镍基堆焊合金（1）镍铬镍铬硼硅系列堆硼硅系列堆焊焊合金合金C:1，Cr:018，B:14.5。熔

10、点:1040，润湿性、流动性较好主要用于等离子粉末堆焊和氧-乙炔火焰喷熔。堆焊层的组织是奥氏体+硼化物+碳化物。具有优良的抗低应力磨料磨损性和抗金属间磨损性能，好的耐腐蚀、耐热和高温(最高可达950)抗氧化性能，但抗高应力磨料磨损性和耐冲击性都不好。这类合金堆焊层只能磨削加工，主要用于腐蚀或高温环境中受到低应力磨料磨损的场合，但高镍合金易受硫和硫化氢的腐蚀，因而不适于在含硫的还原性气氛中工作。表面工程堆焊&喷焊课件中国民航大学材料表面工程2.镍基堆焊合金镍基堆焊合金 （2）镍铬钼钨镍铬钼钨合金合金硬度低，机加工性好，能用碳化钨刀具加工，主要用采抗腐蚀。同时，它还有很好的热抗力，也可用作

11、高温耐磨堆焊材料。组织是奥氏体+金属间化合物。表面工程堆焊&喷焊课件中国民航大学材料表面工程3.钴基堆焊合金钴基堆焊合金 CoCrW堆焊合金。Cr:25%33%，W:3%21%。铬主要是提高抗氧化性，钨主要是提高高温（540650）蠕变强度。在650左右仍能保持较高的硬度，是该合金区别于铁基、镍基堆焊合金的主要特点，也是该合金应用较多的主要原因。此外，该合金具有一定的抗腐蚀性和良好的抗粘着磨投性能。但是Co基合金价格昂贵，在一般情况下应优先选用铁基或镍基合金。而在高温腐蚀、高温磨损等条件下可以考虑适用钴基合金。例如高温高压阀门、热剪机刀刃、燃汽机涡轮叶片等场合。表面工程堆焊&喷

12、焊课件中国民航大学材料表面工程4.铜及铜合金堆焊材料铜及铜合金堆焊材料 铜基合金堆焊材料有紫铜、黄铜、青铜和白铜。铜合金兼有在某些条件下良好的耐蚀性能和抗黏着磨损的性能。黄铜和青铜在金属以金属间的磨损场合具有优良的性能，被广泛地用来修理轴承表面；硅青铜和铝青铜耐海水腐蚀能力很强，铝青铜还有抗气蚀的性能。铜基合金耐磨粒磨损和耐高温蠕变的能力差，且易受硫化物和氨盐的腐蚀 表面工程堆焊&喷焊课件中国民航大学材料表面工程5.碳化钨堆焊材料碳化钨堆焊材料 按制造工艺分为铸造碳化钨和烧结碳化钨。（1）铸造碳化钨含碳3.74.0%，钨9596，它是WC-W2C的混合物。这类合金硬度高，耐磨性好，但脆

13、性大，易在工作过程中碎裂并脱落。（2）烧结碳化钨大多是用钴作粘结金属的，随着钴含量的提高，硬度下降，韧性提高，同时碳化钨晶粒越细，其耐磨性就越高。表面工程堆焊&喷焊课件中国民航大学材料表面工程二、二、堆焊合金的选择原则堆焊合金的选择原则满足零件堆焊的使用条件从堆焊合金的工艺性能来选择从经济角度选择堆焊合金表面工程堆焊&喷焊课件中国民航大学材料表面工程3 堆焊方法堆焊方法几乎任何一种焊接方法都能用于堆焊火焰堆焊手弧堆焊埋弧自动堆焊等离子弧堆焊气体保护堆焊表面工程堆焊&喷焊课件中国民航大学材料表面工程火焰堆焊火焰堆焊用气体火焰作热源使填充金属熔敷在基材表面的一种堆焊方法。火

14、焰是氧乙炔焰。深度小易控制：0.1mm小面积堆焊：沟槽堆焊材料：各种形状设备简单、价格便宜表面工程堆焊&喷焊课件中国民航大学材料表面工程火焰堆焊：火焰堆焊：火焰堆焊火焰堆焊表面工程堆焊&喷焊课件中国民航大学材料表面工程火焰堆焊火焰堆焊表面工程堆焊&喷焊课件中国民航大学材料表面工程手工电弧堆焊手工电弧堆焊手工电弧堆焊：同一般的手工电弧焊相同，是手工操纵焊条，用焊条和基材表面之间产生的电弧作热源，使填充金属熔敷在基材表面的一种堆焊方法。灵活性大成本低设备简单、使用方便形状不规则更适合劳动条件差、生产率低生产小批量难焊件和修复已磨损的零件表面工程堆焊&喷焊课件中国民航

15、大学材料表面工程埋弧堆焊埋弧堆焊用焊剂层下连续送进的可熔化焊丝和基体之间产生的电弧作热源，使填充金属熔敷在基体表面的一种堆焊方法。焊剂成熔渣：保护缓冷保温：成分性能均匀表面光洁平直连续送丝易自动化劳动条件好，生产率高，适于堆焊修补面较大、形状不复杂的工件。但设备复杂，焊接电流大，热影响区大，不适合于体积小，容易变形的机械零件的焊接。表面工程堆焊&喷焊课件中国民航大学材料表面工程埋弧堆焊埋弧堆焊表面工程堆焊&喷焊课件中国民航大学材料表面工程振动电弧堆焊振动电弧堆焊焊丝在送进的同时按一定频率振动，造成焊丝与工件周期性地短路、放电，使焊丝在较低电压下熔化并稳定均匀地堆焊到工件表面。熔

16、深小、薄而均匀受热少、变形小生产率高、成本低小批量生产或修补焊表面工程堆焊&喷焊课件中国民航大学材料表面工程表面工程堆焊&喷焊课件中国民航大学材料表面工程气体保护堆焊气体保护堆焊用某种保护性气体在焊接的熔池周围造成一个厚的气体层，以屏蔽大气对熔化金属的浸蚀，通常采用二氧化碳或氩气。焊层氧化轻质量高、效率高明弧便于施工观察热影响区较小表面工程堆焊&喷焊课件中国民航大学材料表面工程表面工程堆焊&喷焊课件中国民航大学材料表面工程等离子弧堆焊等离子弧堆焊利用等离子弧作热源，使填充金属熔敷在基材表面的堆焊方法粉末等离子堆焊填丝等离子堆焊热丝等离子堆焊预制型离子堆焊冷丝等离

17、子堆焊分类表面工程堆焊&喷焊课件中国民航大学材料表面工程等离子弧堆焊等离子弧堆焊平整光滑尺寸精确控制成分组织均匀工件变形小温度高，能量集中优点缺点设备成本高，噪音大，紫外线强，产生臭氧污染。表面工程堆焊&喷焊课件中国民航大学材料表面工程等离子弧堆焊等离子弧堆焊表面工程堆焊&喷焊课件中国民航大学材料表面工程粉末等离子弧堆焊的主要优点是能堆焊的材料种类多，铁基、镍基、钴基合金甚至难熔合金都能堆焊；碳化钨颗粒可以加入其他合金粉中，也可以直接加到焊接熔池中进行堆焊；适合在低熔点材质的工件上进行堆焊；堆焊过程完全机械化，特别适合于大批量、高效率地堆焊新的零件。等离子弧堆焊等离子弧

18、堆焊表面工程堆焊&喷焊课件中国民航大学材料表面工程 典型的应用如高压阀门密封面、发动机气阀阀面、钻具接头、工程机械刃具、轧机导辊以及模具等零件的堆焊。热丝等离子弧堆焊的主要优点是工件变形很小；熔敷速度很高，适用于大面积自动堆焊，如压力容器内壁包覆层堆焊。堆焊材料为各种可拔成焊丝的材料，如不锈钢、镍基合金、铜基合金等。而填加冷丝的由于熔敷速度较低，主要用于各种阀门堆焊及小面积堆焊耐磨、耐腐蚀的零件。等离子弧堆焊等离子弧堆焊表面工程堆焊&喷焊课件中国民航大学材料表面工程等离子弧堆焊设备比较复杂，不利于现场堆焊；设备价格比气体保护堆焊贵得多，工艺参数的调节匹配较复杂；此外，等离子堆焊

19、枪的喷嘴寿命较短，消耗的氢气量也比钨极氩弧堆焊多，所以堆焊成本较高。等离子弧堆焊等离子弧堆焊表面工程堆焊&喷焊课件中国民航大学材料表面工程等离子弧堆焊等离子弧堆焊电站阀门：耐高温、耐磨损，等离子弧堆焊Ni-Cr-B-Si合金，可大大提高其寿命。表面工程堆焊&喷焊课件中国民航大学材料表面工程轧钢的轧滚：耐高温、耐腐蚀4 堆焊的应用堆焊的应用表面工程堆焊&喷焊课件中国民航大学材料表面工程堆焊的应用堆焊的应用在铬钼钢上堆焊不锈钢表面工程堆焊&喷焊课件中国民航大学材料表面工程中速磨煤机堆焊磨辊套堆焊的应用堆焊的应用表面工程堆焊&喷焊课件喷焊喷焊中国民航大学材料表

20、面工程1 综述综述 喷焊：喷焊是对经预热的自溶性合金粉末涂层再加热至10001300，使颗粒熔化，造渣上浮到涂层表面，生成的硼化物和硅化物弥散在涂层中，使颗粒间和基体表面达到良好结合。最终沉积物是致密的金属结晶组织并与基体形成约0.050.1mm的冶金结合层，其结合强度约400MPa，抗冲击性能较好、耐磨、耐腐蚀，外观呈镜面。表面工程堆焊&喷焊课件中国民航大学材料表面工程1 1、喷涂与喷焊的区别、喷涂与喷焊的区别（1）工件受热变形情况不同）工件受热变形情况不同 喷涂无重熔过程，工件表面温度可始终控制在250C一下，一般不产生变形和使工件的组织状态发生变化。而喷焊要使涂层融化，重熔温度要

21、达到900C以上，不仅易引起工件变形，而且多数工件会发生退火或不完全退火。（2）与基材的结合状态不同）与基材的结合状态不同 喷涂层与基材表面的结合以机械要咬合为主，尽管存在微区冶金结合，涂层结合强度不高，一般为3050MPa.喷焊通过涂层融化与基材表面形成冶金结合，结合强度一般可达到343440MPa。（3）所用粉末不同 粉末火焰喷焊所用粉末必须是自熔性合金粉末，而喷涂所用的粉末不受限制（4）覆盖层结构不同 喷焊层均匀致密，一般认为无空隙，而喷涂层有空隙表面工程堆焊&喷焊课件中国民航大学材料表面工程1 1、喷涂与喷焊的区别、喷涂与喷焊的区别（5）承载能力不同）承载能力不同 喷涂层不能承

22、受冲击载荷和较高的接触应力，适用于各种面接触工件的表面喷涂。喷焊层可承受冲击载荷和较高的接触应力，用于线接触场合。综上所述，当工件承载大，尤其是受冲击负综上所述，当工件承载大，尤其是受冲击负荷作用和在腐蚀介质中使用时，以采用喷焊为宜，荷作用和在腐蚀介质中使用时，以采用喷焊为宜，当工件不允许有变形发生或不允许改变起原始组当工件不允许有变形发生或不允许改变起原始组织而且工件不承受或仅承受轻微冲击载荷时，则织而且工件不承受或仅承受轻微冲击载荷时，则宜采用喷涂。目前广泛采用的粉末火焰喷焊及等宜采用喷涂。目前广泛采用的粉末火焰喷焊及等离子弧喷焊两种工艺。离子弧喷焊两种工艺。表面工程堆焊&喷焊课件

23、中国民航大学材料表面工程2 2、喷焊工艺、喷焊工艺 喷焊的工艺程序基本与喷涂相同，所不同者在喷粉工序中增加了重熔程序。喷焊有一步喷焊法和二步喷焊法。施工前应注意：工件表面有渗碳层或氮化层，在预处理时必须清除；工件的预热温度为一般碳钢200300，耐热奥氏体钢350400。预热火焰用中性或弱碳焰。此外，喷涂层重熔后，厚度减小25左右，喷熔后在热态测量时，应将此量考虑在内。表面工程堆焊&喷焊课件中国民航大学材料表面工程2 2、喷焊工艺、喷焊工艺一步喷焊法。一步法即喷一段后即熔一段，喷、熔交替进行，使用同一支喷枪完成。可选用中、小型喷焊枪。在工件预热后先喷涂0.2mm的保护层，并将表面封严，以防氧化，喷熔从一端开始，喷距1030mm，有顺序地对保护层局部加热到熔融开始湿润（不能流淌）时再喷粉，与熔化反复进行，直至达到预定厚度，表面出现“镜面”反光，再向前扩展，达到表面全部覆盖喷焊层。如一次厚度不足，可重复加厚。一步法适用于小型零件或小面积喷焊。表面工程堆焊&喷焊课件中国民航大学材料表面工程2 2、喷焊工艺、喷焊工艺二步喷焊法。二步法即先完成喷涂层再对其重熔。喷涂与重熔均用大功率喷枪，例如SpH-E喷、焊两用枪，使合金粉末充分在火焰中熔融，在工件表面上产生塑性变形的沉积层。喷铁基粉末时用弱碳火焰，喷镍基和钴基粉末时用中性或弱碳火焰。表面工程堆焊&喷焊课件