烧结型耐磨耐热堆焊焊条研制文献学习体会

文献概况与研究背景

本文发表于2007年《有色金属（冶炼部分）》第1期，由北京矿冶研究总院薛文涛独立完成。烧结型焊条是一种区别于传统熔炼型焊条的新型焊材，其药皮通过冷粘结挤压法制成，无需高温烧结处理。该文献聚焦于研制一种兼具耐磨和耐热性能的烧结型堆焊焊条，并通过试验验证其堆焊层的显微组织、抗热腐蚀和抗高温氧化性能。对于高温磨损工况（如水泥窑内衬、冶金炉用管道、锅炉受热面管等），同时满足耐磨和耐热要求是工程上的核心挑战，该文献的研究具有明确的工程应用价值。

核心观点与关键技术解读

文献的核心贡献在于：采用冷粘结挤压法成功研制了一种工艺性能良好的烧结型耐磨耐热堆焊焊条，其堆焊合金平均洛氏硬度为55.7 HRC，相对耐磨性为1.28，高温抗氧化性能优于基体材料。

冷粘结挤压法工艺要点

冷粘结挤压法是烧结型焊条制造的核心工艺，与传统焊条药皮制造相比具有以下特点：

冷粘结挤压法的关键在于粘结剂的选择和挤压工艺参数的控制。粘结剂需满足以下要求：

• 在常温下具有足够的粘结强度，保证药皮在焊条上的附着力。
• 在焊接过程中能够分解，不产生有害气体。
• 不与药皮中的合金元素发生化学反应。

堆焊层性能分析

该焊条堆焊层的性能特征如下：

• 硬度：平均洛氏硬度55.7 HRC，属于高硬度耐磨堆焊层，满足大多数磨料磨损工况的要求。
• 耐磨性：相对耐磨性1.28，意味着其耐磨寿命是同种基体材料的1.28倍。
• 高温抗氧化性：优于基体材料，说明堆焊层在高温下能够形成致密的氧化膜，有效阻止进一步氧化。
• 抗热腐蚀性：文献虽提及进行了抗热腐蚀试验，但未给出具体数据，推测其抗热腐蚀性能主要来源于药皮中特定合金元素的添加（如Cr、Al等）。

与工程实践的结合

烧结型堆焊焊条在工程中的应用场景主要包括：

1. 水泥行业：回转窑内衬、冷却机衬板、磨辊表面堆焊，需要同时承受高温（300～1000℃）和磨料磨损。
2. 冶金行业：高炉炉衬、热风管道、出铁场设备，面临高温、氧化和磨损的复合工况。
3. 电力行业：锅炉受热面管、旋风分离器内衬，需要耐热和耐磨的双重保护。

在实际应用中，烧结型焊条的使用需注意以下工艺要点：

• 焊接参数匹配：烧结型焊条的药皮成分与传统焊条不同，焊接电流、电压、电弧长度等参数需重新评定，避免药皮燃烧不良或熔敷率过低。
• 预热与层间温度：对于高合金堆焊层，适当的预热（通常150～250℃）和层间温度控制（不超过300℃）有助于减少裂纹倾向。
• 多层堆焊策略：对于厚堆焊层，建议采用多层多道堆焊，层间打磨去除氧化皮，确保层间结合质量。
• 焊条储存与烘干：烧结型焊条的药皮吸潮性可能与传统焊条不同，需根据厂家建议进行储存和烘干处理。

关键疑问与深度思考

该文献在焊条研制方面取得了积极成果，但从工程应用角度看，仍有以下问题需要关注：

• 长期高温性能数据缺乏：文献仅给出了高温抗氧化性能的定性结论，缺乏长时间（如1000h以上）高温暴露后的硬度保持率、氧化增重率等定量数据。在实际工程中，长期高温性能是选材的关键依据。
• 抗热腐蚀机制不明确：文献提及进行了抗热腐蚀试验，但未详细说明试验条件（温度、腐蚀介质、暴露时间）和结果。抗热腐蚀是高温磨损工况中的重要失效模式，需要更系统的研究。
• 焊条批次稳定性：烧结型焊条的药皮成分精确可控是其优势，但冷粘结挤压工艺的批次稳定性如何，直接影响堆焊层性能的一致性。需要建立严格的来料检验和过程控制体系。
• 与熔炼型焊条的对比研究：文献未与同成分的熔炼型焊条进行对比，无法明确烧结型工艺在性能上的实际优势幅度。

学习心得与启示

这篇文献让我认识到，焊材制造工艺的革新同样可以带来堆焊性能的显著提升。烧结型焊条通过冷粘结挤压法实现了药皮成分的精确控制，避免了高温烧结带来的合金元素损失，这一思路对于开发高性能特种焊材具有启发意义。在实际工程选材中，不应局限于传统焊条，而应关注新型焊材的研发进展，根据具体工况选择最合适的焊材类型。对于技术团队而言，与焊材研发机构建立紧密合作，参与焊材的选型与验证，是提升堆焊件质量的重要途径。