堆焊试题

堆焊试题（共5篇）

篇1：堆焊试题

1、发现电气设备着火如何处理？

答：遇有电气设备着火时，应立即将有关设备的电源切断，然后进行救火。对可能带电的电气设备以及发电机、电动机等，应使用干式灭火器、二氧化碳灭火器或六氟丙烷灭火器灭火。对油开关、变压器（已隔绝电源）可使用干式灭火器、六氟丙烷灭火器等灭火，不能扑灭时再用泡沫式灭火器灭火，不得已时可用干砂灭火。地面上的绝缘油着火，应用干砂灭火。扑救可能产生有毒气体的火灾（如电缆着火等）时，扑救人员应使用正压式消防空气呼吸器。

2、工作现场哪些部位不能行走坐立和长时间停留？

答：（1）禁止在栏杆上、管道上、靠背轮上、安全罩上或运行中设备的轴承上行走和坐立，如必须在管道上坐立才能工作，必须做好安全措施。（2）应尽可能避免靠近和长时间停留在可能受到烫伤的地方，例如：汽、水、燃油管道的法兰盘、阀门附近；煤粉系统和锅炉烟道的人孔及检查孔和防爆门、安全门附近；除氧器、热交换器、汽包的水位计等处。如因工作需要，必须长时间停留，应做好安全措施。

3、高处作业时，对作业人员有那些要求？

答：凡参加高处作业的人员必须身体健康。患有精神病、癫痫病及经医师鉴定患有高血压、心脏病等不宜从事高处作业病症的人员，不准参加高处作业。凡发现工作人员有饮酒、精神不振时禁止登高作业。

4、电力生产事故处理的“四不放过”原则是什么？

答：事故原因没查清楚不放过，责任人员没有处理不放过，整改措施没落实不放过，有关人员没受到教育不放过。

5、发现有人触电应如何处理？

答：发现有人触电，应立即切断电源，使触电人脱离电源，并进行急救。如在高空工作，抢 救时必须注意防止高空坠落。

6、对电气工具和用具的使用有何要求？

答： 使用前必须检查电线是否完好，有无接地线；损坏的或绝缘不良的不准使用；使用时应按有关规定接好漏电保护器和接地线；使用中发生故障，须立即找电工修理。

7、交接班五清三交接？

交接班必须做到“五清三交接”，即：五清：看清、讲清、问清、查清、点清。三交接：工作任务交接、现场交接、实物交接。

8、生产维护部堆焊班岗位基本要求？

答；1.自觉遵守厂规厂纪，热爱本职工作，遵守劳动纪律，爱护工具及设备。2.了解火力发电厂电力生产的基本流程。3.服从班长、组长工作安排。

4.具备基本沟通能力，能够有序组织开展负责专业的日常维护和检修工作。5.无本专业工作要求禁止的疾病，如恐高症等。

9、焊工的基本防护要求？ 答；焊工应戴防尘（电焊尘）口罩穿帆布工作服、工作鞋，戴工作帽、手套，上衣不应扎在裤子里。口袋应有遮盖，脚面应有鞋罩，以免焊接时被烧伤。

10、电焊钳必须符合那些基本要求？ 答；1.应牢固地夹住焊条； 2.焊条和电焊钳的接触良好； 3.更换焊条必须便利；

4.握柄必须用绝缘耐热材料制成。

11、电焊工应备有那些防护用具？

答；1.镶有滤光镜的手把面罩或套头面罩，护目镜片； 2.电焊手套，工作服； 3.橡胶绝缘鞋；

4.清除焊渣用的白光眼镜(防护镜)。

12、磨辊堆焊过程应注意什么？

答；堆焊过程应注意：同一焊层的后一焊道覆盖前一焊道的40%左右；堆焊过程中，经过雾化水冷却保证层间温度不超过90℃；堆焊层允许出现均匀分布的龟裂纹，但不能出现贯穿性裂纹；堆焊过程中应使用专用量具测量，随时调整工件的焊接起止位置，以便控制工件的外形尺寸。

13、磨辊及磨盘焊前的检查？ 答；堆焊前后应进行外观检测、无损检查﹙目视法、着色法、敲击法、金相仪检查﹚和硬度检验。焊前对工件进行探伤确认有无影响焊接的裂纹或内部缺陷；焊后对工件进行检查，确认工件外形尺寸是否符合要求，基体有无影响工件正常使用的焊接裂纹。

14、辊芯检修气密性实验： 答；组装好轴承和密封后，人力盘动辊轴，检查辊轴转动是否活动自如，轴承运转是否有异常响动。之后将各油孔装上密封丝堵，用压缩气体（氮气）检查磨辊的密封性能。试压时应将带截门、减压阀及压力表的压缩气体管路用接头连接到轴头加油孔上，接好后向轴承腔内打入气体进行气密性试验检查。试验合格要求：试验压力0.1 Mp保持压力30分钟不降压，试验压力0.2 Mp，保持压力30分钟，若压力没有降低到0.1 Mp以下，则证明合格。

15、辊芯整体解体后的检查

答；磨辊整体解体后，应对辊芯进行仔细的检查，包括是否有裂纹以及严重的缺陷；各油孔及气孔是否畅通；装配面和密封面的表面粗糙度是否达到使用精度；轴承装配处的尺寸精度是否合格，如果存在不符合使用要求的情况，应请求外委处理。

16、电焊机开机前应检查什么？

答；电焊工在合上电焊机开关前，应先检查电焊设备，如电焊机外壳的接地线是否良好，电焊机的引出线是否有绝缘损伤、短路或接触不良等现象。

17、焊接过程中应适时调整电压、送丝速度、线速度和工件角度，以减少飞溅，使焊道成形美观，达到质量要求。

篇2：堆焊试题

随着自动化制造的大力发展，堆焊作为表面工程中的重要分支，其自动化智能化受到了国内外很多学者的重视。近年来研究者在堆焊技术上取得了很多新的进展与突破。

国内方面，2006年河南科技大学[1]提出了将可编程控制器（PLC）运用到自动堆焊焊中，以PLC和气保焊为主控单元，以2台步进电机驱动器带动步进电机执行单元，在x-y平面通过滚丝杠带动滑台和焊枪移动，实现了对火车车钩进行的自动堆焊。徐立权[2]在机器人熔丝堆焊成形机及其路径规划研究一文中，将UG NX4.0 CAM 铣削轨迹的获得方法用运到了堆焊的轨迹上，并分析了它们的异同，利用 UG CAM 的仿真功能对堆焊轨迹进行了仿真，并在汽车翼子板的自动堆焊上实现了应用。王新辉[3]在基于Pro/E的相贯曲面堆焊运动仿真分析一文中，针对石油钻采专用阀门内壁复杂曲面的自动堆焊,在堆焊设备的研发过程中,建立了阀门内壁相贯曲线的数学模型,规划了堆焊焊枪的运动轨迹.在Pro/E软件工作环境下,建立了堆焊设备的三维实体模型,定义了运动连接,设定了伺服电机参数,进行了堆焊设备虚拟样机的计算机运动仿真试验,通过仿真分析,生成了运动轨迹曲线并进行了仿真误差分析,验证了该数学模型建立的正确性,为堆焊设备的研制提供了相应的虚拟样机仿真技术支撑。南昌航空大学王龙杰[4]综合目前计算机辅助工艺技术CAPP的优缺点，针对堆焊焊接工艺特点以及参照相关标准的基础上，以Oracle10g为数据库平台，在Windows XP环境下，开发出了一款集工艺数据的存储、查询和管理为一体的计算机辅助堆焊工艺设计系统。用户通过本系统完成堆焊工艺设计后，将自动生成堆焊焊接工艺卡，工艺卡可以通过系统中的Office、AutoCAD、PDF等接口输出，大大提高了堆焊的自动化程度。周方明[5]将气缸盖的机器人堆焊中，应用KUKA SIM Pro软件，在 Pro/E中建立所需的三维模型，模型导入KUKA SIM Pro对所建立的模型添加约束，使模型能够按照所要求的方式运动，进行了焊接机器人工作系统仿真实验，优化了焊接路径和焊枪姿态，使得系统可有效地防止机器人与障碍物发生碰撞并保证其手臂具有良好的可达性。潘玉山[6]为了提高轴辊质量和自动化程度，提出了基于堆焊技术和PLC技术人字齿轴辊自动堆焊机的设计思路,阐述了人字轴辊自动堆焊机的整体设计介绍了自动堆焊机焊接系统、送丝装置、焊剂输送系统和工件回转机构等设计与制作过程。并验证了该焊机的优异性能。李汉红等人[7]针对核电站核岛主设备压力容器出口、入口法兰内壁及端面(马鞍形)不锈钢堆一直以来采用手工焊接,焊接强度大,焊缝效率低,焊缝质量不易控制的问题，开发了马鞍形端面、立面热丝TIG堆焊机,通过多轴控制系统与变位机等周边装置配合,实现了工件参数化输入,自动生成焊接程序,实施自动焊接的转变,解决了生产中的实际问题。兰强等人[8]将轮心自动堆焊机的工件旋转和焊枪位移信号的采集方式从行程开关升级为非接触式的光耦,并升级单片机控制系统,有效地提高了轮心自动堆焊机控制系统的可靠性,显著地延长了维修周期,整机的稳定性明显提高。潘厚宏等人[9]介绍阀门密封面等离子弧粉末自动堆焊控制系统的组成及控制过程，该控制系统基于三菱的FX3U系列可编程控制器(PLC)和光洋的触摸屏设计而成。采用三菱的J2S系列伺服放大器和伺服电机组成绝对位置系统,用以控制焊炬摆动和焊炬沿转台的径向移动。转台则由变频器控制。通过触摸屏输入相关参数,控制系统即可对堆焊道数和摆动宽度进行优化以满足堆焊尺寸要求,并自动移动焊炬到起始位置,完成堆焊从开始到结束的全过程。该控制系统操作简单,控制精度高,可靠性高。李振英等人[10]为实现磨煤机磨辊明弧堆焊设备的自动化,研究了堆焊机主要运动部分的控制方法。依据磨辊堆焊系统机械结构,建立了运动系统的坐标公式。根据堆焊过程的特征,将堆焊过程分为同弧段堆焊和过渡弧段堆焊。根据磨辊的磨损状况,将磨辊表面拟合成球面,提出了一种焊头轨迹控制方法,推导出实现该方法的同弧段运动控制公式与过渡弧段的运动控制公式。根据该方法的原理,建立了控制轨迹的误差公式,并借助MATLAB进行了误差分析，满足堆焊控制要求。

国外方面。韩国科学与技术研究所的 Yong-Ak Song，Sehyung Park 等人提出了 3D 焊接与铣削的复合加工[11]，采用三轴机床来控制基板的移动速度及方向，通过两个送丝弧焊枪，实现了功能材料分梯度堆积，并将这一技术应用于模具制造，对于堆焊有重要借鉴意义。奥地利Fronius公司研究开发了一款自动化堆焊系统采用创新的CMT工艺-冷金属过渡工艺[12]，将短路信号及时反馈给送丝机，可有效控制鳍片管水平位置堆焊的稀释率，实现了管子内壁的自动化堆焊，大大降低了劳动强度。Cheng-Yu Wu等人建立了一种基于熔化极焊接的自动控制方案[13]，用运了一种自适应滑模控制器，推导焊接控制系统的数学模型和系统参数的确定，用以检测焊接电流及焊接速度，增强系统的自动调节性。英国的Ji-Sun Kim等人[14]在焊接试验中使用中心旋转组合设计（CCRD）方法不同的焊接参数。根据实验结果，建立模型分析焊接参数和焊缝高度，宽度和堆焊的偏心之间的相关性。最后，优化的实验模型，通过分析每个熔滴的几何形状和其上的交互影响因子产生的主要效果预测焊缝高度和宽度的发展。此外，数学模型的建立，它可用Matlab的曲线拟合工具确定形状的焊缝轮廓。此外，该数学模型被用于确定第二遍焊道距的距离，使上面的和下面的相互作用之间的两个叠加层的焊道的点有相同的面积。本研究确定相对于焊接参数，如焊炬位置和焊接速度的第二道堆焊焊道有重要意义。德国的J.Mirapeix等人[15]利用焊接产生的光谱与 PCA相结合来分析焊接缺陷，并建立了人工神经网路系统对于焊接缺陷的自动检测。文献[16]介绍了一种表面快速沉积堆焊技术，采用实施建模与控制技术，可用于规划堆焊轨迹的研究。文献[17]快速成型技术采用了堆积成形的概念，轮廓线的位置关系界定了实体填充的区域，通过对射线法和坐标极值法的原理和存在的问题进行分析,对已有的轮廓线走向判定算法进行简化,结合射线法和坐标极值法的优点,提出一种改进的轮廓线位置关系判定算法，可以提高表面堆焊跟踪的精度。

参考文献

[1] 韩建,朱锦洪,李兴霞,石红信.PLC控制步进电机在自动堆焊中的应用[J].电焊机.2006(03)[2]徐立权.机器人熔丝堆焊成形及其路径规划研究[D].华中科技大学，2009 [3]王新辉,于丹,杨克非,孟兆林.基于Pro/E的相贯曲面堆焊运动仿真分析[J].焊接学报.2011(02)[4]王龙杰.堆焊CAPP系统研究与开发[D].南昌航空大学，2013 [5] 周方明,郭安庆,周涌明,张军.机器人堆焊气缸盖仿真设计[J].江苏科技大学学报(自然科学版).2010(03)[6]潘玉山.人字齿轴辊自动堆焊机[J].机械，2010，（37）6：70-72 [7]李汉红.马鞍形端面立面热丝TIG堆焊机[J].电焊机,2010，40（8）：90-92 [8]兰强,铁玉鹏,李志辉,刘艳红.轮心自动堆焊机位移信号的采集与处理[J].电子测试.2013(08)[9] 潘厚宏,邓元江,阳海波,王克军.基于PLC与触摸屏的阀门密封面等离子弧粉末堆焊控制系统设计[J].机床与液压.2012(08)[10] 李振英,戴丽萍,侯明,何琼.磨辊明弧堆焊系统自动控制方法[J].焊接学报.2008(04)[11]Yong-AkSonga,SehyungParka,Soo-Won Chaeb, 3D welding and milling:part II—optimization of the 3D welding process using an experimental design approach[J]，International Journalof Machine Tools&Manufacture,2005,45:1063–1069.[12]焊接自动化会议组委会.中国焊接产业论坛2010焊接自动化技术总结[J]，2010 [13]Cheng-Yu Wu, Pi-Cheng Tung, Chyun-ChauFuh.Development of an automatic arc welding system using an adaptive sliding mode control[J].Journal of Intelligent Manufacturing, 2010, 21(4).[14]Ji-Sun Kim, In-Ju Kim, Young-Gon Kim。Optimization of weld pitch on overlay welding using mathematical method[J.International Journal of Precision Engineering and Manufacturing,2014, 15(6):1117-1124 [15]J.Mirapeix, P.B.García-Allende, A.Cobo, O.M.Conde, J.M.López-Higuera。Real-time arc-welding defect detection and classification with principal component analysis and artificial neural networks[J]。NDT & E International,2007,40(4):315–323

[16]Fourligkas,Nikolaos.A new thermal rapid prototyping process by fused material deposition:Implementation,modeling and control..2000

篇3：堆焊试题

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篇4：管板带极堆焊工艺

关键词： 管板带极堆焊；过渡层；稀释率

中图分类号： TG455

Abstract： According to the technology research of low alloy steel tube sheet welding by surfacing welding with strip electrode， the process parameter for the welding transition layer and surfacing layers were obtained. Therefore， it is controllable for the content of ferrite and the dilution rate of transition layer， which ensure the high quality of surfacing layer.

Key words： tube and plate strip surfacing；transition layer；dilution rate

1.2 管板堆焊层性能要求

要求管板堆焊层具有良好的抗剥离性能和耐蚀性能，表面以下2 mm范围内堆焊金属的化学成分应符合表3。

为实现堆焊层性能要求需控制堆焊过渡层合金元素稀释率和铁素体含量。

基层母材和过渡层焊接工艺对过渡层合金元素的稀释率直接影响着过渡层的化学成分，因此过渡层堆焊稀释率是决定此工艺能否满足性能要求的关键。堆焊层熔合比的大小对稀释率的控制起决定性的作用，因此，需要通过堆焊试验来确定合理的工艺规范，对稀释率加以控制。

为保证堆焊过渡层良好的抗裂性和塑韧性以及堆焊面层的耐蚀性，铁素体含量应控制在5%～12%之间。因δ-铁素体在一定条件下会转化成σ相而造成脆化，造成堆焊层层下开裂，同时会使耐蚀性能下降。堆焊材料的选择和堆焊工艺参数的合理性则是直接影响铁素体含量的重要因素。

2 堆焊工艺

2.1 堆焊前的准备

厚度为40 mm 的20MnMo锻件经机加工后进行100%磁粉检测，不允许有任何裂纹、气孔、夹杂等表面缺陷。同时对焊剂进行300～350 ℃的烘干，保温2 h，放置恒温箱内随用随取。

2.2 堆焊用焊接材料

2.2.1 堆焊焊带的选择

过渡层采用EQ309L焊带，耐蚀面层采用EQ308L焊带，耐蚀两种焊带标准的合金化学成分和试验的测量值见表4。

2.2.2 焊剂的选择

过渡层选用烧结焊剂SJ303；面层选用烧结焊剂

2.3 堆焊工艺规范的选择

影响堆焊层质量的主要因素是焊接电流和电压及焊接速度。过渡层堆焊电流过小或电压过低，会使电弧燃烧不稳定、焊道过窄等；电流过大或电压过高，则会造成熔深过大，熔合比大，母材稀释率高，影响堆焊层的耐蚀性，易导致堆焊层熔合区开裂。另外，适宜的焊接速度，对母材稀释率和堆焊层铁素体含量的控制也有重大的影响。综合考虑以上因素并多次试验，过渡层帯极埋弧堆焊的工艺参数见表5。

2.4 堆焊

2.4.1 过渡层的堆焊

按照NB/T 47015—2011《压力容器焊接规程》[5]，20MnMo锻件预热温度选用150～200 ℃，加热用氧乙炔火焰加热，远红外测温仪进行测定，达到预热温度时，开始堆焊。

用EQ309L焊材和SJ303焊剂堆焊过渡层至3～35 mm，并注意控制各焊道之间的搭接量。

堆焊后对锻件进行200～250 ℃后热1 h，并用保温棉覆盖完整进行缓冷。冷却至室温后采用对堆焊层进行无损检测，具体如下：

① 对堆焊表面按JB/T47305—2005《承压设备无损检测渗透检测》进行100% PT检测，要求I级合格；② 基层与过渡层结合面按JB/T4730.3—2005进行UT检测，要求I级合格。

[JP3]对无损检测发现的缺陷进行打磨进而消除缺陷，PT检查确认缺陷去除后，按表6进行焊条电弧焊堆焊，对于过渡层（熔合区和热影响区）的缺陷在原预热条件下进行补焊，对于表层及浅表层缺陷的补焊可以不预热。

2.4.2 盖面层堆焊

堆焊前清除过渡层表面的残留物、油污等污染物。为保证堆焊表面平整，带极焊道间过渡完好，采用外加磁场的方法，合理布置磁极位置，选择合适的激磁电流，分别调整两个磁极的磁控电流。按表7给定的参数进行盖面层的帯极电渣堆焊。

堆焊后对过渡层和面层堆焊后热处理采用540～600 ℃，保温8 h进行消应力热处理热处理后按以下标准检测。

堆焊面按JB/T 4730.5—2005《承压设备无损检测渗透检测》进行100%PT检测，I级合格。

对堆焊层按JB/T 4730.3—2005《承压设备无损检测超声检测》进行100%UT检测，I级合格。

2.5 焊后检验

按NB/T 47014-2011《承压设备焊接工艺评定》[6]加工试样并进行试验。

2.5.1 弯曲试验

在平行和垂直堆焊方向各切取2个试样进行侧弯试验，按GB/T2653《焊接接头弯曲试验方法》对试样弯曲到180°进行试验，在试样拉伸面上的堆焊层内不得有大于1.5 mm的任一开口缺陷，在熔合线内不得有大于3.0 mm的任一开口缺陷。

2.5.2 堆焊层化学成分的测定

nlc202309032144

用机械方法清除焊态表层下2 mm，用光谱仪分别选择三处进行化学成分测定，测定结果见表8，同时符合表3的化学成分要求。

2.5.3 堆焊层晶间腐蚀试验

按照GB/T 4334.5—2000《不锈钢硫酸-硫酸铜腐蚀试验法》进行晶间腐蚀试验，取2个试样进行弯曲，均无裂纹。

2.5.4 铁素体含量的测定

在加工完成后对试样表面分成4个区域，每个区域测一个点，用铁素体测量仪进行测定，实测值为74%～8.3%，符合要求。

3 实际应用

3.1 焊接方式

某产品管板尺寸为2 180 mm×140 mm，按现有的焊接工艺评定规范对产品管板进行帯极堆焊，过渡层采用带极埋弧堆焊，面层采用带极电渣堆焊，管板堆焊除过渡层有少量可接受的夹渣外，管板堆焊产品及见证件的无损检查和性能试验全部满足要求。

3.2 焊接变形控制

为防止管板旋转堆焊造成锅底变形，将管板装夹在平台上，采用直线方式堆焊，沿管板平面纵向从中间向两侧交替堆焊。为使焊接应力和变形趋于均匀，第一、二层焊接方向互成90°。目前这种带极埋弧堆焊加带极电渣堆焊方法已在产品上成功应用。

4 结论

（1）20MnMo锻件管板采用60 mm宽带极埋弧焊堆焊不锈钢过渡层，采用60 mm宽带极电渣焊堆焊耐蚀层的复合堆焊工艺是可行的，堆焊方法已在产品上[HT4]成功应用。

（2）为防止管板旋转堆焊造成锅底变形，采用直线方式堆焊，沿管板平面纵向从中间向两侧交替堆焊，第一、二层焊接方向互成90°，保证了焊接变形满足技术要求。

（3）堆焊后的破坏性检验证明耐蚀层化学成分、铁素体含量、晶间腐蚀以及弯曲性能满足技术要求。

参考文献

[1] 中国机械工程学会焊接学会.焊工手册[M].北京：机械工业出版社，2003.

[2] 蒋文春， 巩建鸣， 陈虎， 等. 换热器管子与管板焊接接头残余应力数值模拟[J]. 焊接学报， 2006， 27（12）： 1-4.

[3] 汪东明， 高增福. 国内外换热器管子管板焊接技术综述[J]. 压力容器， 1995， 12（2）： 48-53.

[4] 顾永康， 王舜基. 60 万 kW 核电蒸汽发生器的管子与管板焊接[J]. 焊接， 2001 （2）： 33-35.

[5] 全国压力容器标准技术委员会.NB/T 47014-2011承压设备焊接工艺评定 [S]. 北京：国家能源局，2011

[6] 全国压力容器标准技术委员会.NB/T47015-2011压力容器焊接规程 [S].北京：国家能源局，2011

篇5：堆焊试题

陕西航空职业技术学院

专业：焊接技术及自动化

姓名：周国刚

学号:28 摘要：应用扫描电镜、透射电镜等测试手段和冲击试验、磨损试验，研究了(基金属陶瓷堆焊材料中加入稀土氧化物，对堆焊材料的组织、界面相结构、显微硬度、冲击韧性和磨损性能的影响，初步探讨了稀土氧化物改善界面显微结构、提高胎体金属韧性的作用机制。研究结果表明，稀土氧化物能细化堆焊层胎体金属组织，消除胎体金属的缺陷，细化胎体金属断口韧窝并使撕裂棱数量增加，提高堆焊层冲击韧性性塑性，促使金属基陶瓷与胎体金属界面形成多晶过渡区和局部非晶态物相，提高界面的结合强度。稀土氧化物的加入对胎体金属显微硬度的影响不大，但能显著提高堆焊层干摩擦磨损状态下的耐磨性，具有一定的减摩作用。关键词：稀土氧化物；(基金属陶瓷；组织结构；力学性能；耐磨性金属陶瓷复合耐磨堆焊材料由软的胎体金属和金属陶瓷颗粒组成，具有高的耐磨性和较高抗冲击性能，已经广泛地应用于石油、煤炭、地质和矿山等工业中一些受严重磨损工件工作面的堆焊，尤其作为油田井下作业中的磨鞋、铣鞋、扶正器等工具的强化材料，已取得很大的经济效益。其中耐磨相主要采用1(基金属陶瓷，其耐磨性相对较低。而(2）基金属陶瓷不仅具有密度低，弹性模量、硬度和强度高，高温抗氧化性、耐蚀性和耐磨性好，而且其强韧性是陶瓷的两倍多［3］，因此，如果能利用金属基陶瓷部分或全部代替现有的金属陶瓷，将具有重要的经济意义。但是由于(基金属陶瓷的焊接性较差，与胎体金属的润湿性差，堆焊时熔池的流动性差，导致成形不良。为了改善堆焊层的组织性能，本文尝试在胎体金属中加入少量的稀土元素，研究稀土元素对堆焊材料组织性能的影响。

1.试验材料及方法

试验用金属基陶瓷及胎体金属的主要化学成分及性能见表。将金属陶瓷颗粒、钎料及稀土元素按一定的比例混合，并加入适量的特制熔剂，置于石墨模中，入电阻炉中加热制备成的棒状焊条，采用碳弧堆焊方法堆焊到," 钢表面，并利用线切割方法将堆焊层制备成各种试样。应用光学显微镜、型扫描电镜对堆焊层的组织进行观察与分析，采用型透射电镜观察金属基陶瓷与胎体金属结合界面的组织形貌。采用=(型摆锤式冲击试验机进行无缺口试样的冲击试验，摩擦磨损试验在型磨损试验机上进行，下试样为金属陶瓷环状试样，试验条件为：块5环接触滑动干摩擦方式，法向载荷为2%，滑动速度8.9 %，滑动距离3 9。用工具显微镜和测长仪测定磨痕长度!和宽度计算磨损体积，其中是下试样半径。2.试验结果与分析

显微组织与相结构稀土氧化物对胎体金属显微组织的影响在堆焊过程中由于金属陶瓷颗粒不熔化，其组织、性能变化不大。但胎体金属的组织性能对堆焊层的韧性、成形性能等影响很大。图1 为堆焊层胎体金属的显微组织。当不加入稀土氧化物时，堆焊层的组织主要是粗大的胞状枝晶（图6（3）），具有明显的方向性，同时局部区域产生缺陷（见图6（A））；而添加稀土氧化物后胎体金属的显微组织得到显著细化（图6），堆焊层中的缺陷消除。

上述组织特征形成的主要原因是：在未加入稀土氧化物时，由于焊后胎体金属的冷却速度较快，熔池中胞状枝晶具有定向凝固特征，且由于温度降低金属的粘度增加，液态金属的流动性变差，从而形成缺陷；加入稀土氧化物后，虽然具有较高的稳定性，但仍有一部分稀土氧化物在高温电弧作用下分解形成活性离子，吸附在晶核原子表面阻碍晶核在较大过冷度下的快速长大；还有一部分稀土氧化物作为夹杂物成为非均匀形核的核心，促进胎体金属的形核，从而起到细晶变质作用。其作为夹杂物非均匀形核能力的大小取决于夹杂物作为形核基底与结晶相之间的界面能，而基底与结晶相间的点阵错配度是决定界面能的主要因素。根据定义的二维错配度的定义进行计算.与面心立方结构!相的错配度，结果表明，稀土夹杂物作为胎体金属!相的非均匀形核的核心是相当有效的。稀土对金属陶瓷与胎体金属界面结构的影响堆焊时胎体金属与金属陶瓷结合是通过元素的扩散、反应，形成固溶体或共晶体。在没有加入稀土元素时，界面上的组织基本上是!等物相，往往由于冷却速度较大，界面上产生很大的应力，在组织内形成大量的位错及滑移线。当加入稀土元素后，界面层的物相较复杂，而且在金属基陶瓷周围包覆一层的细晶过渡层（图4（3）、（A）），甚至在局部区域胎体金属形成的非晶玻璃相（见图4，该相的能谱分析见图4（N），其成分，质量分数）等元素在该处聚集。形成非晶态物相的机制目前尚不清楚，可能是由于界面处存在大量的缺陷（位错、晶界），使稀土原子首先在表面缺陷处吸附，同时还将大量的等原子也带到这些缺陷处，大大降低该处基体的图6 堆焊层胎体金属的显微组织特征

（3）不加稀土的胎体金属显微组织；（A）不加稀土的胎体金属局部缺陷；加稀土后胎体金属显微组织特征王新洪等RE对TIC基金属陶瓷耐磨堆焊材料组织性能的影响图2 加入稀土后界面的TEM 形貌界面的细晶过渡区显微组织；（a）中TIC,Cu,Ni 的衍射图；（c）局部非晶态物相显微组织；

（d）（c）中Cu 的非晶衍射图；（e）非晶物相的EDAX 能谱线表面能，从而使成核部位增加。大量的原子被吸附在基体表面上，有效地阻止了晶核的继续长大，这样就促使细晶与非晶结构的形成。形成这些物相后不仅提高界面的抗冲击性能和结合强度，而且也改善了胎体金属对碳化物的润滑性，使胎体金属与金属陶瓷能较好地结合。2.2 力学性能

当在堆焊材料中加入少量的稀土元素后，堆焊层的冲击韧性变化较大，而堆焊层的显微硬度变化不明显。图1 是堆焊层金属基陶瓷与胎体金属界面近显微硬度的分布，从图中可以看出，加入稀土元素后虽然得到细小的胎体金属组织，但对其硬度影响不大，仍保留较好的塑性和韧性。堆焊时金属基陶瓷本身不熔化，硬度变化也不大，堆焊后其扩散烧损较小。堆焊材料的冲击功是金属基体和金属陶瓷两部分共同吸收的冲击能量的度量，其中金属陶瓷的韧性较低。耐磨堆焊材料的冲击功主要是其中金属基体吸收的冲击能量的结果。因此，堆焊层的显微组织形态对其冲击韧性的影响很大。图2 是堆焊层冲击韧性的曲线，表明在加入稀土元素后堆焊层的的韧性增加.图5(a），（b）是堆焊层胎体金属的断口形貌。从图中可以看出，胎体金属的断裂主要是韧性断裂，并具有较大的塑性变形，断口上存在许多韧窝和一定数量的白色撕裂棱。在韧窝断口的底部有 可能存在引发裂纹起源的夹杂物或第二相粒子由于较大尺寸夹杂物更易对位错滑移形成阻碍，产生的应力集中更大，因此，更易引发裂纹源。撕裂棱是塑性变形的特征，它是在各单独裂纹扩展至相互连接，最后撕裂而形成，在撕裂棱处产生较大量的塑性变形。两者不同在于断裂前塑性变形的程度不同，在图5（a）中所示的胎体金属断口韧窝较大，撕裂棱的数量少，而图5（b）中所示的胎体金属的断口上可见较小的韧窝，撕裂棱的数量也较多。因此，表明加入稀土元素能提高胎体金属的韧性和塑性。此外，在没有加稀土元素的堆焊层中，由于焊后冷却速度较快，造成堆焊层局部的胎体金属在凝固过程中局部区域得不到液态金属的补充，产生疏松等缺陷，从断口形貌上看胎体金属中存在自由生成的表面（见图&），因此，在冲击力作用下产生应力集中，使胎体金属的冲击韧性明显降低而当胎体金属中加入少量稀土元素后明显改善胎体金属的韧性，这主要是由于稀土元素可以去除杂质、净化胎体金属，提高液态金属的流动性，消除缺陷，提高金属陶瓷润湿性以及与胎体金属的结合强度，细化胎体金属的组织，从而提高其韧性。磨损性能图是堆焊层抗摩擦磨损的关系曲线。从图中可以看出，加入稀土氧化物后堆焊层的耐磨性提高。产生这种现象的原因可能是加入稀土元素后，基体组织显著细化，塑、韧性改善，使堆焊层具有更好的减摩作用和稳定的摩擦学特性。此外，加入稀土氧化物后，增强了金属基陶瓷与胎体金属的结合强度，使其不易脱落，能更有效阻止堆焊层从轻微磨损状态向严重磨损状态转化，起到均匀载荷和减摩抗磨作用，因此磨损抗力增加。图6 堆焊层胎体金属缺陷处断口形貌 3.结论