夹送辊堆焊层退火处理组织与性能对比学习体会

文献概况与研究背景

滕宏胤、王银军与吴索团于2025年在《金属热处理》发表的这篇文献，针对梅山钢铁热轧生产线夹送辊的堆焊修复问题，系统对比了三种焊丝（Delstain-442、Multipass-249、Multipass-224HC）制备的堆焊层在 500℃ 和 540℃ 两种退火温度下的组织与性能变化。夹送辊是热轧生产线上的关键部件，负责夹持钢板并带动其通过轧机，其堆焊层直接承受高温钢板的摩擦、冲击和热疲劳作用，使用寿命直接影响生产线的稳定运行。

该文献的研究背景具有重要的工程现实意义。梅山钢铁作为大型钢铁企业，其热轧生产线长期依赖 Delstain-442 焊丝进行夹送辊堆焊修复，但该焊丝成本较高且供应渠道有限。因此，研究替代焊丝（Multipass-249 和 Multipass-224HC）的可行性，对于降低维护成本、保障供应安全具有重要意义。

三种焊丝的材料特征对比

退火处理对组织的影响机理

堆焊层中残留奥氏体的稳定性是决定使用性能的关键因素。残留奥氏体在服役过程中可能发生相变，导致硬度下降、变形增大甚至开裂。退火处理的核心目的就是通过控制温度和保温时间，使残留奥氏体发生可控的相变，获得稳定的组织状态。

500℃ 退火效果

500℃ 退火属于较低温度处理，主要效果为：

• 残留奥氏体部分向马氏体转化，但转化不完全。
• 碳化物发生一定程度的球化和粗化，硬度略有下降。
• 残余应力得到部分释放。

540℃ 退火效果

540℃ 退火温度更高，效果更为显著：

• 残留奥氏体向马氏体转化更为充分，Delstain-442 堆焊层的转化最为完全。
• 碳化物进一步球化，硬度进一步降低，但组织稳定性提高。
• 残余应力得到更充分的释放，降低服役中开裂风险。

文献结果表明，Delstain-442 堆焊层在两种退火温度下均表现出最充分的组织转化，这说明其成分设计有利于奥氏体的不稳定化，在退火过程中更容易发生相变。

力学性能对比分析

硬度与耐磨性

退火后堆焊层的硬度和耐磨性变化规律如下：

文献特别指出，Multipass-224HC 堆焊层的磨损率相对 Delstain-442 降低了一个量级，这与其高硬度、高碳化物含量密切相关。然而，高硬度往往伴随着脆性的增加，Multipass-224HC 堆焊层在两种退火温度下均表现出较高的脆性，这意味着在冲击载荷作用下容易发生脆性剥落，影响使用寿命。

冲击韧性

冲击韧性是评价堆焊层抗冲击剥落能力的关键指标。文献指出，540℃ 退火的 Multipass-249 堆焊层韧性更好，组织更稳定，具有更好的高温耐磨性能。但 Multipass-249 的冲击韧性数据存在疑问，文献中提出"是否可替换 Delstain-442 还需进一步验证"，这一审慎态度值得肯定。在工程实践中，冲击韧性数据的不确定性可能导致选材失误，进而引发设备故障。

工艺优化建议

基于文献研究结果，对夹送辊堆焊修复的工艺优化提出以下建议：

1. 焊丝选择策略：对于以磨粒磨损为主、冲击载荷较小的工况，可考虑 Multipass-224HC，利用其高硬度优势；对于冲击载荷较大、需要综合性能的工况，Delstain-442 仍是首选；Multipass-249 可作为 Delstain-442 的潜在替代方案，但需补充冲击韧性验证数据。
2. 退火温度选择：540℃ 退火可获得更好的高温耐磨性和组织稳定性，但硬度下降较多。建议根据实际工况温度选择：若轧制温度较低（<800℃），可选 500℃ 退火以保留较高硬度；若轧制温度较高（>900℃），建议 540℃ 退火以确保高温性能。
3. 多层堆焊策略：对于磨损严重的夹送辊，建议采用多层堆焊，底层用与基体匹配的过渡焊丝，面层用耐磨焊丝，以控制稀释率并保证冶金结合。
4. 焊后检测：堆焊层修复后应进行硬度抽检、宏观金相检查和必要的冲击试验，确保质量达标。

学习心得与工程思考

这篇文献体现了材料-工艺-性能的系统研究方法，对三种焊丝在两种退火温度下的对比分析，为工程选材提供了翔实的数据支撑。文献中对 Multipass-249 冲击韧性"存疑"的表述，体现了作者严谨的科学态度——在数据不充分的情况下，不轻易下结论，而是提出需要进一步验证。这种审慎态度在工程实践中尤为重要，因为选材失误的代价往往远高于多花一些时间做验证试验。

从工程实践角度看，夹送辊堆焊修复的选材决策不能仅依赖实验室数据，还需考虑以下因素：焊丝的市场供应稳定性、成本差异、焊工的焊接技能水平、现场焊接条件的限制等。建议在实际应用中建立"工况-焊丝-退火工艺-使用寿命"的对应数据库，通过长期跟踪验证来积累数据，逐步优化选材方案。

总体而言，这篇文献为夹送辊堆焊修复提供了有价值的技术参考，其研究方法（多焊丝对比、多温度退火、组织-性能关联分析）对同类堆焊修复研究具有方法论上的借鉴意义。