第二講-表面覆層的形成與結(jié)合機理

第二講表面覆層的形成與結(jié)合機理表面工程技術(shù)的分類表面工程技術(shù)表面改性：改變基質(zhì)材料成分，達到改善性能，不附加膜層。表面涂覆：在基質(zhì)上制備涂覆層，涂覆層的材料成分組織應力按照需要制備。復合表面技術(shù)：綜合運用多種表面工程技術(shù)，通過各技術(shù)間的協(xié)同效應改善表面性能。納米表面工程技術(shù)：以傳統(tǒng)表面技術(shù)為基礎(chǔ)，納米材料，納米技術(shù)改進表面性能。表面成分及結(jié)構(gòu)變化發(fā)生在基體的表面，無結(jié)合問題表面與基體物理化學成分差異大，結(jié)合問題成為關(guān)鍵表面工程技術(shù)的分類表面涂覆技術(shù)電化學沉積氣相沉積物理氣相沉積化學氣相沉積真空蒸發(fā)離子鍍?yōu)R射電鍍電刷鍍化學沉積化學鍍?nèi)鄹矡峤冋惩客垦b熱噴涂火焰噴涂電弧噴涂等離子噴涂特種噴涂堆焊氧乙炔火焰堆焊手工電弧堆焊等離子弧堆焊氣保護焊堆焊2.1表面覆層界面結(jié)合概述2.2堆焊層的形成與結(jié)合2.3熱熔融涂層的形成與結(jié)合第二講表面覆層的形成與結(jié)合機理2.1表面覆層界面結(jié)合概述不均勻體系中至少存在兩個性質(zhì)不同的相，各相并存必然有界面。兩相之間的界面是一個具有一定厚度和復雜結(jié)構(gòu)的準三維區(qū)域。可以認為界面是一個相到另一相的過渡區(qū)域。表面就是兩相之間的界面。界面：把固-液、液-液、固-固之間的過渡區(qū)域稱為界面。表面：習慣上把氣-固、氣-液界面稱為表面。2.材料表面的基本特性表面Si原子與體相Si原子區(qū)別？表面的Si原子原子配位數(shù)減少；表面上存在不飽和的化學鍵，即懸掛鍵。2.材料表面的基本特性表1體心立方(bcc)晶體表面原子配位數(shù)表2Ge不同晶面上自由鍵密度表面的Si原子原子配位數(shù)減少；表面上存在不飽和的化學鍵，即懸掛鍵。大家有疑問的，可以詢問和交流可以互相討論下，但要小聲點2.材料表面的基本特性（1）表面上的原子由于配位數(shù)少,所以它們?nèi)鄙傧噜彽脑?會失去三維結(jié)構(gòu)狀態(tài)下原子之間作用力的平衡。表面的原子必然存在弛豫、重構(gòu)等現(xiàn)象。（2）表面上的原子由于配位數(shù)少,最頂層原子有剩余價鍵。表面原子化學上比較活潑,具有特殊反應能力。弛豫重構(gòu)微觀缺陷;XRD;LEED(低能電子衍射)原子的遷移及擴散容易;懸掛鍵：特殊電子結(jié)構(gòu);光、電吸收發(fā)射；不飽和鍵：化學催化一、表面晶體學1.表面類型理想表面潔凈表面實際表面1.理想表面

典型的固體表面理想表面：無限晶體中插入一個平面，分成兩部分后形成的表面。自然界很難獲得理想表面。特點：表面原子近鄰原子數(shù)少，表面原子能量升高，表面能，引起吸附。理想表面無限晶體2.潔凈表面典型的固體表面潔凈表面：材料表層原子結(jié)構(gòu)的周期性不同于體內(nèi)，但化學成分與體內(nèi)相同，這種表面稱為潔凈表面。相對于表面受污染表面和理想表面而言的。允許有吸附物，只有經(jīng)過特殊處理方法得到，如高溫處理。清潔表面（定義）：一般指零件經(jīng)過清洗(脫脂、浸蝕等)以后的表面。清潔表面易于實現(xiàn)，只要經(jīng)過常規(guī)的清洗過程即可。潔凈表面的“清潔程度”比清潔表面高。潔凈表面存在著：弛豫、重構(gòu)、臺階化、偏析和吸附等表面現(xiàn)象。典型的固體表面3.實際表面實際表面：暴露在未加控制的大氣環(huán)境中的固體表面，或者經(jīng)過一定加工處理（如切割、研磨、拋光、清洗等），保持在常溫和常壓（也可能在低真空或高溫）下的表面。特點：表面粗糙度，表面組織，表面化學成分覆層的冶金結(jié)合熔融覆材與基體的擴散結(jié)合化學溶液沉積鍍層結(jié)合氣相沉積膜層結(jié)合高分子涂層結(jié)合2.1表面覆層界面結(jié)合概述覆層界面結(jié)合的類型1.覆層的冶金結(jié)合屬于這一類的有堆焊（手工電弧堆焊，埋弧自動堆焊，二氧化碳保護堆焊，等離子堆焊）、激光合金化、激光熔覆、電火花涂覆等。機理：將覆層材料和基材表面加熱至熔化狀態(tài)，通過液-固相作用，而后再冷卻結(jié)晶形成覆層。例如：堆焊：焊縫結(jié)晶屬于外延結(jié)晶。由外延結(jié)晶形成的覆層的冶金結(jié)合，本質(zhì)是靠金屬鍵的價健力而結(jié)合，強度很高。激光合金化：使基材表面和覆層合金熔化，基材熔化表層極薄。2.熔融覆材與基體的擴散結(jié)合屬于這一類的有熔結(jié)技術(shù)和熱噴涂技術(shù)。熔結(jié)時，覆材熔化，基材不熔化，兩者產(chǎn)生液-固相之間的相互作用，界面區(qū)擴散是主要過程。熱噴涂涂層是以高速氣流將熔融涂料霧化后噴到工件表面并迅速冷凝而成的?？梢缘玫揭欢ǔ潭鹊臄U散冶金結(jié)合，但主要以機械嵌合為主。結(jié)合強度低堆焊一個數(shù)量級。3.化學溶液沉積鍍層結(jié)合這一類方法有電鍍、電刷鍍、化學鍍、陽極氧化、化學轉(zhuǎn)化膜處理。與熔池凝固類似，形成晶體結(jié)構(gòu)的沉積膜。前者過冷度為形核驅(qū)動力，后者陰極極化等為動力學條件。鍍層可以與基材金屬形成金屬鍵連接。結(jié)合強度高。4.氣相沉積膜層結(jié)合屬于這一類的有物理氣相沉積（PVD）、化學氣相沉積（CVD）。氣相沉積成膜過程也遵循形核與晶體長大的結(jié)晶規(guī)律，得到有晶體結(jié)構(gòu)的薄膜。可制備單晶、多晶、非晶態(tài)固體膜。5.高分子涂層結(jié)合這一類的有涂裝、膠粘、粘結(jié)。粘結(jié)膠接涂層與基體的結(jié)合理論比較復雜，有機械結(jié)合、吸附、擴散、化學鍵等。膠粘涂層與基體的結(jié)合強度與熱噴涂涂層結(jié)合強度相近，抗拉強度為30-80MPa。覆層界面的結(jié)合性能及影響因素主價健力：又稱為化學鍵力，存在于原子或離子間，包括離子鍵力，共價鍵力，金屬鍵力。次價健力：又稱為分子間作用力，包括取向力，誘導力，色散力，合成為范德華力。1.覆層界面的結(jié)合力色散力：所有原子分子都存在，是分子間瞬時偶極間作用力。由于電子運動，瞬時電子與原子核不對稱產(chǎn)生的瞬時偶極。取向力：發(fā)生在極性與極性分子間，極性分子間電性分布不均勻，一端正電，一端負電，在斥力和引力作用下發(fā)生轉(zhuǎn)動，這種由于極性分子的取向而產(chǎn)生的分子間的作用力，叫做取向力。誘導力：極性與極性分子，或極性與非極性分子間，極性分子偶極產(chǎn)生的電場對非極性分子的電子云產(chǎn)生變形。電子云與原子核偏移，正負電荷不重合，非極性分子產(chǎn)生偶極，稱作誘導偶極，誘導偶極與極性分子的固有偶極相互吸引，由誘導偶極產(chǎn)生的作用力稱為誘導力。1）覆材與基材成分、結(jié)構(gòu)及其匹配性；（晶格常數(shù)，晶型）覆層界面的結(jié)合性能及影響因素2.覆層界面的結(jié)合性能的影響因素3）界面元素的擴散情況；（固溶體、低熔共晶、金屬鍵化合物、擴散系統(tǒng)本性、溫度時間）4）基材的表面狀態(tài)；（吸附層，表面清理，表面粗糙度）5）覆層的應力狀態(tài)。（拉應力，壓應力，界面剪應力）2）材料的潤濕性；（潤濕定義）潤濕液態(tài)釬料與母材接觸后，自動鋪展的行為潤濕決定于母材表面、液態(tài)釬料表面和固液界面的能量變化潤濕潤濕的定量描述-Young方程潤濕潤濕：Young方程，潤濕角<90°,潤濕，潤濕角>90°,不潤濕。參數(shù)指標：潤濕角θ固體的潤濕性與接觸角潤濕的本質(zhì)：液態(tài)釬料排開固體表面之上的氣體，固-氣界面被固-液界面取代。

潤濕2.2堆焊層的形成與結(jié)合1.堆焊覆層與基體的結(jié)合2.熔合區(qū)的性能特點3.堆焊覆層的質(zhì)量控制1.堆焊覆層與基體的結(jié)合堆焊是指為了增大或恢復工件尺寸，或使工件表面獲得特殊性能的熔覆金屬而進行的焊接。堆焊是用焊接而且是用熔化焊的方法在工件表面熔覆耐磨、耐蝕等特殊性能的金屬層的一種工藝方法。用途：1）修復和強化失效零件。

2）制造新零件。1）堆焊概述堆焊覆層形成的實質(zhì)：異種金屬的液相冶金過程，即在液相條件下構(gòu)成金屬鍵而形成堆焊金屬與基體金屬的可靠鏈接。（固相，原子距離，液相條件）異種金屬形成冶金結(jié)合：相溶性。良好冶金結(jié)合：無脆性金屬間化合物。2）堆焊覆層的冶金接合1.堆焊覆層與基體的結(jié)合覆層金屬的結(jié)晶：屬于非自發(fā)形核。依附在熔合區(qū)附近加熱到熔化溫度而還沒有熔化的基體金屬的晶粒表面。1.堆焊覆層與基體的結(jié)合2）堆焊覆層的冶金接合覆層凝固組織特點：各種形態(tài)的柱狀晶組織。（胞狀晶、胞狀樹枝晶、柱狀樹枝晶）2.熔合區(qū)的性能特點熔合區(qū)：半熔化區(qū)與不完全混合區(qū)構(gòu)成的覆層與基材之間的過渡區(qū)。（區(qū)域5）半熔化區(qū)：基材中各點溶質(zhì)不均勻形成熔化溫度偏差，造成同時存在局部熔化部位與局部不熔化部位，這種固液兩相共存的部位成為“半熔化區(qū)”。（區(qū)域3）不完全混合區(qū)：此區(qū)域（區(qū)域2）已經(jīng)經(jīng)歷了熔化和凝固過程。過渡區(qū)域基材成分與填充金屬成分未能完全均勻混合，稱為“不完全混合區(qū)”熔合區(qū)的構(gòu)成1：覆層，2：不完全混合區(qū)，3：半熔化區(qū)，4：熱影響區(qū)，5：熔合區(qū)。WM：焊縫；HAZ：焊縫熱影響區(qū)；WI：覆層與基材的界面，即熔合線熔合區(qū)最大的特征：具有明顯的化學不均勻性，從而引起組織的不均勻性。1）熔合區(qū)成分的變化2）碳遷移過渡層的形成3）晶界液化現(xiàn)象4）物理不均勻性5）殘余應力的形成2.熔合區(qū)的性能特點1）熔合區(qū)成分的變化稀釋率與合金過度系數(shù)的影響稀釋率：覆層中局部熔化的基材所占的比例稱為稀釋率，其表達式：d=B/（B+f）d—稀釋率（熔合比）B—為基材在覆層截面中所占的面積f—為堆焊填充金屬在截面中所占面積d具有熔透的意義，d值越大，表示基材熔入覆層的數(shù)量越大，所以d又叫熔合比或沖淡率。對于堆焊，d值大好還是小好？2.熔合區(qū)的性能特點覆層中某一成分X的質(zhì)量分數(shù)設為Xwo，其值為：[X]wo=d[X]B+(1-d)[X]f[X]wo—覆層中某元素X應具有的質(zhì)量分數(shù)[X]B—某元素X在基材中的質(zhì)量分數(shù)[X]f—某元素X在堆焊填充金屬中的原始質(zhì)量分數(shù)。2.熔合區(qū)的性能特點1）熔合區(qū)成分的變化合金過渡系數(shù)：在熔焊條件下，不論采用何種具體焊接工藝方法，堆焊材料的合金成分均會有一定程度的燒損，為比較不同合金元素的燒損程度，定義“過渡系數(shù)”如下：μf=[X]d

/[X]f[X]d—實際熔覆金屬中某元素的質(zhì)量分數(shù)。[X]f—某元素X在堆焊填充金屬中的原始質(zhì)量分數(shù)。2.熔合區(qū)的性能特點堆焊填充金屬成分的影響鋼中元素可分為鐵素體化元素和奧氏體化元素。鐵素體元素以Cr為代表，其他元素折算為Cr當量，Crieq。奧氏體化元素以Ni為代表，其他奧氏體元素折算為Ni當量Niieq。Crieq=Cr+1.37Mo+1.5Si+2Nb+3TiNiieq=Ni+0.31Mn+Cu+14.2N+22C2.熔合區(qū)的性能特點已知：基體為低碳鋼，其成分wc=0.25%,wMn=0.6%,wSi=0.5%。堆焊材料為E308焊條，其熔覆金屬組成為：wCr=19%，wNi=10%，wMn=1.5%，wsi=0.8%，wc=0.08%。稀釋率為d=0.3。問：利用Schaeffler圖求解該堆焊覆層的組織為何？典型例題2.熔合區(qū)的性能特點典型例題[X]wo=d[X]B+(1-d)[X]f基材中的Cr、Ni元素含量Crieq=1.5×0.5%=0.75%Niieq=0.31×0.6%+22×0.25%=5.7%焊材中的Cr、Ni元素含量Crieq=19%+1.5×0.8%=20.2%Niieq=10%+0.31×1.5%+22×0.08%=12.2%則堆焊覆層中的Cr、Ni元素含量為Crieq=0.3×0.75%+（1-0.3）×20.2%=14.4%Niieq=0.3×5.7%+（1-0.3）×12.2%=10.3%則對應Schaeffler圖可知，覆層成分對應點為w1，即此時的組織為A+M。根據(jù)此圖，如何能避免產(chǎn)生馬氏體組織？思路1：仍選用焊條E308，則d值應如何選取呢？思路2：改用焊條E309，d值如何變化？例題延伸選用焊條E309，其成分為wCr=23%，wNi=13%，wMn=1.5%，wsi=0.8%，wc=0.08%。則此時Crieq=24.2%，Niieq=15.2%。則此時只要d<0.4，堆焊覆層金屬中就不會出現(xiàn)馬氏體（w5），當d<0.2，則堆焊金屬中式A+F組織，無馬氏體（w4）。Ni含量提高會對熔合區(qū)馬氏體含量有影響。馬氏體帶將顯著減少，并呈斷裂狀。故而，為避免熔合區(qū)馬氏體帶的存在帶來的韌性降低開裂問題，最好提高焊材熔覆金屬中Ni的含量，并嚴格稀釋率，使之處于0.1以下。異種鋼特別是經(jīng)各類型不同的異種鋼熔焊時，在熔合區(qū)會存在明顯的碳遷移現(xiàn)象。即碳質(zhì)量分數(shù)在熔合線兩側(cè)有突變，在低合金（基材）一側(cè)出現(xiàn)脫碳層，在高合金（堆焊層）一側(cè)出現(xiàn)增碳層。2）碳遷移過渡層的形成2.熔合區(qū)的性能特點增碳層是由于碳擴散遷移而析出碳化物（黑色），硬度高。脫碳層常具有鐵素體組織（呈白色），硬度較低。2）碳遷移過渡層的形成2.熔合區(qū)的性能特點影響碳遷移的因素：固液相碳分配特性鋼鐵材料，溶質(zhì)元素在液相中的溶解度比在固相中大，碳的分布系數(shù)k0為0.13，則碳元素趨向于從固相向液相擴散。熔合區(qū)固液共存，碳易從基材半熔化區(qū)向熔池中擴散。但是固液相共存時間有限，很快開始聯(lián)生結(jié)晶，碳來不及向遠處擴散，因而聚集在熔合線附近，當覆層凝固后，在熔合線兩側(cè)形成增碳和脫碳的碳遷移現(xiàn)象。2）碳遷移過渡層的形成K0結(jié)晶溫度下元素在固態(tài)與液態(tài)金屬中的溶解度比值2.熔合區(qū)的性能特點影響碳遷移的因素：化學成分從基材到覆層的碳遷移出現(xiàn)階段兩個：一是加熱熔化階段，二是冷卻過程。碳遷移的過程：基材碳化物分解——固態(tài)碳向熔合線擴散——碳自熔合線擴散移開——合金碳化物沉淀?；闹写嬖谳^多的碳化物形成元素碳元素遷移減弱堆焊金屬中存在較多的碳化物形成元素碳元素遷移增強碳元素形成元素（強到弱）：Nb，V，W，Mo，Cr，Mn2.熔合區(qū)的性能特點堆焊金屬中不應含有碳化物形成元素，避免強碳化物形成元素的存在；盡可能的含有較多非碳化物形成元素，重視Ni的作用，Ni可以顯著減少脫碳層與增碳層的寬度。減小熔合區(qū)碳遷移措施對于基材，最好含有強碳化物形成元素。當采用較多強碳化物形成元素的堆焊填充金屬時，應在正式堆焊前預先在基材上的堆焊工作面上熔覆一層“隔離層”。2.熔合區(qū)的性能特點影響碳遷移的因素：晶體結(jié)構(gòu)的作用碳在α-Fe中的活度系數(shù)大于在γ-Fe中的活度系數(shù)。若基材為α-Fe（bcc），而堆焊層為γ-Fe(fcc),則有利于碳自基材遷移到堆焊層。如：用奧氏體鋼或合金堆焊材料在結(jié)構(gòu)鋼上堆焊。2.熔合區(qū)的性能特點影響碳遷移的因素：后回火的作用焊態(tài)下，碳遷移并不明顯，但再次加熱，如多層焊或焊后回火加熱，則碳遷移會變得明顯。將淬火后的鋼/鐵，在AC1以下加熱、保溫后冷卻下來的金屬熱處理工藝。2.熔合區(qū)的性能特點下列一些過程造成半熔化區(qū)化學成分不均勻晶界發(fā)生遷移，從而使C，S，P等擴散物質(zhì)被推動而析集于晶界；基材的帶狀偏析組織與原奧氏體晶界交合時的局部熔化造成的熔質(zhì)偏析；共存固液相間的相互作用，使溶質(zhì)易于轉(zhuǎn)入液相之中，從而使偏析增大；不均勻的局部熔化所造成的溶質(zhì)偏析。3）晶界液化現(xiàn)象2.熔合區(qū)的性能特點4）物理不均勻性半熔化區(qū)，由于不平衡加熱與冷卻，會出現(xiàn)空位和位錯的聚集或重新分布，這種物理不均勻性，會成為延遲裂紋之源。2.熔合區(qū)的性能特點5）殘余應力的形成熔合區(qū)的物理化學不均勻性以及力學性能不均勻性，尤其是異類鋼或合金導熱系數(shù)與膨脹系數(shù)有較大差別時，會引起殘余應力的形成，而且往往難以消除。措施：堆焊填充金屬填充的設計或選定，最好考慮其線脹系數(shù)盡可能與基材接近。2.熔合區(qū)的性能特點焊接時在熱源的作用下，鄰近焊道的固態(tài)基材發(fā)生明顯的組織或性能變化的區(qū)域，稱為焊接熱影響區(qū)，或稱近縫區(qū)，變質(zhì)區(qū)。造成熱影響區(qū)組織性能不均勻的根本原因是各部位所經(jīng)歷的焊接熱循環(huán)不同。堆焊時，焊接質(zhì)量不僅取決于覆層，也取決于焊接熱影響區(qū)。熱影響區(qū)的特性1）焊接熱循環(huán)決定參數(shù)加熱速度：焊接方法，工藝因素，共建尺寸，材料最高加熱溫度：據(jù)焊道越近，峰值溫度越高相變點以上溫度停留時間冷卻速度：決定熱影響區(qū)組織性能的最重要參數(shù)。Δt8/5：800℃至500℃的冷卻時間。熱影響區(qū)的特性2）基材變質(zhì)問題焊接熱影響區(qū)的組織分布

主要與基材的組織與焊前熱處理狀態(tài)有關(guān)。與焊接工藝，及距焊縫遠近有關(guān)。基材熱影響區(qū)的硬化與脆化基材熱影響區(qū)的硬化馬氏體：含C量，晶粒大小，焊接線能量基材熱影響區(qū)的脆化粗晶脆化：晶粒越粗，脆化越嚴重析出脆化：回火時效時，碳化物，氮化物，金屬間化合物從飽和固溶體中析出。析出物的形態(tài)：彌散細顆粒晶內(nèi)或晶界（韌），塊狀或延晶薄膜狀（脆）。組織脆化：M—A組元，上貝氏體，粗大的魏氏組織。應變時效：對焊接構(gòu)件進行冷熱加工引起的局部應變，塑形變形，會影響斷裂韌性。熱影響區(qū)的特性3.堆焊覆層質(zhì)量的控制1.合金元素的控制1）藥皮（焊劑）成分的控制合金的沸點越低，飽和蒸氣壓越大，焊接時蒸發(fā)越大，合金過渡系數(shù)越小。合金與氧的親和力越大，其氧化損失越大，合金過渡系數(shù)越小。藥皮氧化性越大，合金過渡系數(shù)越?。凰幤ぶ泻辖鹪卦龃?，合金過渡系數(shù)增大；藥皮中合金元素的氧化物與熔渣的酸堿性相同，有利于提高合金過渡系數(shù)。采用雙層藥皮，內(nèi)層為合金劑，外層為造氣、造渣劑和脫氧劑。2）焊接方法和焊接規(guī)范的控制避免采用對氧親和力大的焊接材料，或創(chuàng)造低氧或無氧的焊接條件，如采用真空焊接，惰性氣體保護。埋弧焊時，焊劑的熔化率取決與焊接規(guī)范。2.焊接裂紋及控制1）形成裂紋的條件位置：焊道，熔合區(qū)。分類：在堆焊層金屬從液態(tài)到固態(tài)凝固的末期產(chǎn)生的裂紋，即熱裂紋。在堆焊金屬已經(jīng)完全凝固后，在冷卻至接近室溫形成的裂紋，即冷裂紋。臨界條件：δmin≤εδmin—

形成裂紋的局部位置的最低韌性ε

—

形成裂紋的局部位置的實際拉伸應變量3.堆焊覆層質(zhì)量的控制2）熱裂紋的產(chǎn)生及控制產(chǎn)生條件及影響因素在高溫階段當晶間延性或塑形變形能力δmin不足以承受當時發(fā)生的應變ε時，即發(fā)生高溫沿晶裂紋。這種裂紋的沿晶特性是因為先結(jié)晶的金屬較純凈，后結(jié)晶的雜質(zhì)較多富集于晶界，形成低熔點共晶，被排擠到晶界形成液態(tài)薄膜，凝固收縮時拉應力作用下，液態(tài)薄膜被拉裂。防止措施：冶金因素方面：控制硫，磷，碳等有害雜質(zhì)的含量向焊縫中加入細化晶粒的元素：Mo，V，Ti，Nb，Zr，Al及稀土。工藝方面：預熱緩冷，選擇合理的接頭形式采用多層焊及注意焊接次序。3.堆焊覆層質(zhì)量的控制3）冷裂紋的產(chǎn)生及控制產(chǎn)生條件及影響因素發(fā)生溫度：-75℃~100℃發(fā)生材料：中碳鋼，高碳鋼，合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接熱影響區(qū)。組織為粗大馬氏體。三大因素：鋼材中的淬硬組織、接頭中的氫含量及其分布、接頭所在處的拘束應力狀態(tài)。防止措施：冶金措施：選擇抗裂性好的鋼材及焊材；采用低氫焊條，控制焊條藥皮中德含水量；采用奧氏體焊條無需預熱又能防止冷裂紋；焊條中加入稀土元素、Te、Se可提高抗冷裂能力；堿性藥芯焊絲CO2氣保焊，可以獲得低氫焊縫。工藝措施：正確選擇焊接規(guī)范、焊前預熱、焊后緩冷、焊后后熱、焊后熱處理等方法。但Mn13奧氏體鋼堆焊合金例外，焊后極冷可獲得單一奧氏體組織，產(chǎn)生裂紋傾向小。高錳鋼堆焊不可預熱，小電流，斷續(xù)焊，焊后立刻水冷。3.堆焊覆層質(zhì)量的控制4）氣孔形成及控制氣孔的形成條件Ve≤RVe—氣泡浮出速度R—熔池凝固速度Ve=K（ρL-ρ

G）r2/ηρL—液體金屬密度；ρ

G—氣泡密度；r—氣泡半徑；η

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液體金屬粘度；K—常數(shù)3.堆焊覆層質(zhì)量的控制控制氣孔產(chǎn)生的措施：工藝措施：清除焊接部位的氧化膜、鐵繡、油污、水分；焊條和焊劑的烘干；合理存放保管焊接材料；清除保護氣體中的氣體雜質(zhì)；控制焊接工藝及操作。冶金措施：正確選擇焊接材料。熔渣氧化性強，易產(chǎn)生CO氣孔，還原性強，易產(chǎn)生H2氣孔。在藥皮和焊劑中加CaF及SiO可降低H2氣孔傾向。在酸性藥皮中加入強氧化性物質(zhì)，有利于防止H2氣孔產(chǎn)生。CO2氣保焊時，主要產(chǎn)生CO氣孔，焊絲中應加入足夠的Si，Mn元素。3.堆焊覆層質(zhì)量的控制2.3熱熔融涂層的形成與結(jié)合熱熔融涂層：是由熔融態(tài)的涂料在固態(tài)基材表面上凝固并與之結(jié)合而獲得的涂層。主要包括熱噴涂涂層和熔結(jié)涂層。

熱噴涂：是以一定形式的熱源將粉狀，絲狀或棒狀噴涂材料加熱至熔融或半熔融狀態(tài)，同時用高速氣流使其霧化，噴射在經(jīng)過與處理的零件表面，形成噴涂層，用以改善或改變工件表面性能的一種表面工程技術(shù)。熱噴涂原理：當高溫熔融粒子以高速撞擊基體表面時，將發(fā)生液體的橫向流動，導致扁平化，與此同時經(jīng)快速冷卻，凝固黏附在基體表面。2.3熱熔融涂層的形成與結(jié)合熱噴涂的基本過程：2）通過氣流或焰流使液態(tài)或熔融態(tài)的材料細化成熔滴；3）使液態(tài)或熔融態(tài)顆粒獲得一定速度后噴涂到基材上形成涂層。1）通過熱源加熱使噴涂材料成為液態(tài)或熔融態(tài)。熔滴的形成與飛行粉末：焰流加熱熔化形成絲材：焰流加熱熔化，再借助高速氣流將其霧化而成。粒子尺寸：十微米~數(shù)百微米，納米噴涂可達幾十~幾百納米，并獲得納米晶與亞微米晶的混晶結(jié)構(gòu)。2.3熱熔融涂層的形成與結(jié)合熔滴在形成于飛行中發(fā)生氧化、蒸發(fā)、升華，并容易吸收氣體，故而形成的涂層的顆粒外表也包有一層氧化膜。在到達基材之前，熔滴保持