回火温度对堆焊模具耐磨性的影响

　　在锻造生产中，模具正朝着多种类、大型化、高性能、高精度的方向发展，加工成本也在不断上升，采用适当的方法延长模具的使用寿命、降低成本、节约资源，已经是摆在模具业面前的一个重要问题[1]。堆焊是一种改善机械表面耐磨性的简单、经济且行之有效的方法，也是制造和修复模具的重要手段之一，可以大大降低模具成本[2]。将铸钢作为某微车中间轴模具的基体材料，并在其表面利用堆焊的方法进行梯度强化[3]，使其达到甚至超过常用模具钢的性能，将会在成本方面节约大量资金，同时提高模具寿命，节能降耗效果明显，但目前对堆焊模具的耐磨性的研究还鲜有报道[4-6]。

　　本文采用 E 级钢作为模具基体材料，直接浇注成强化前所需要的形状，然后进行梯度强化，最后进行机加工成型，制取堆焊后的试样并研究不同回火温度下堆焊层材料的耐磨性，考察和分析了其磨损机制。

　　1 试验材料及方法

　　1.1 试验材料

　　试验采用抗拉强度为696MPa的级钢(ZG25MnCrNiMo)作为基体材料，以满足热锻模非工作部分的安全性能; 堆焊材料选用EUREKA公司635E药芯焊丝，其化学成分见表1。

　　1.2 试验设备及方法

　　制取尺寸200mm×200mm×50mm的基体试样，在其上堆焊635E药芯焊丝(厚度15mm)。焊接设备选用Miller型直流焊机，焊接工艺为: 焊接电压26V，焊接电流130A，层间温度300℃ ，焊接速度120mm/min。焊前对铸钢基体进行(300±25)℃的预热，同时对635E焊条进行烘焙处理，焊接过程中采用CO2+氩气对熔池进行保护。堆焊完毕立刻送入井式电阻炉中进行去应力回火处理，回火温度分别为400、450、500、550℃，保温时间为4h。

　　利用线切割机切取焊材处的金相试样，经打磨、抛光、腐蚀后，利用Olympus光学显微镜观察堆焊层的显微组织。制取堆焊层的拉伸试样，在CMCT5305万能试验机( 额定载荷:300kN，拉伸速度3mm/min)上进行拉伸试验(GB/T228.1—2010《金属材料拉伸试验第1部分: 室温试验方法》) 。利用HV-1000A显微硬度计(加载载荷:1000g，持续时间:10s)检测不同回火温度下焊材区的显微硬度。制取Φ12mm×10mm的焊材试样，在摩擦磨损试验机上检测各试样的耐磨性，外加载荷500N，摩擦环转速选定400r/min，将试样放置在试验机上摩擦3min，然后取下试样清洗、吹干、称量质量并记录，重复以上操作，整理并分析数据。

　　2 试验结果及讨论

　　2.1 显微组织

　　图1所示为堆焊材料在不同回火温度下的显微组织。由表1可以看出，焊材中含有较高的Cr元素，Cr既溶于铁素体，又能形成碳化物[7]，并提高焊材的淬透性，使碳化颗粒细小，分布均匀。它能显著提高表层的硬度、耐磨、抗疲劳、耐腐蚀及抗咬合等性能。