摘要
球墨铸铁强度高，韧性好，耐冲击性能优异，兼具良好的耐磨性和耐腐蚀性，得到了广泛的应用。然而，球墨铸铁在磨损和腐蚀环境中服役一段时间后，往往会产生变形失效或结构尺寸产生偏差，必须进行部件更换。因此，采用堆焊的方法在球墨铸铁表面制备并获得表面耐磨耐蚀和强化层对于提高球墨铸铁的使用寿命、降低生产成本具有重要的现实意义。 Inconel625镍基合金具有优异的耐腐蚀和高强度等特点。因此，在球墨铸铁表面制备Inconel625合金涂层有望提高其综合性能。本论文采用冷金属过渡焊接方法，在球墨铸铁表面堆焊制备了Inconel625合金涂层，研究了堆焊工艺参数对堆焊层成形性能、微观组织和耐腐蚀性能的影响。 通过对工艺参数的优化获得了成形连续的单道焊缝，确定了焊缝搭接率。利用ABAQUS有限元软件优化了堆焊路径，在单道焊缝工艺参数的基础上进一步优化了焊接工艺参数，获得了表面成形良好的堆焊层。 采用微观组织表征手段分析了堆焊试样的堆焊层与球墨铸铁基体的界面区以及堆焊层的显微组织及物相分布。界面处可以分为部分熔合区(PMZ)和热影响区(HAZ)两个典型区域，PMZ主要由莱氏体和马氏体构成；HAZ为马氏体、珠光体及残余奥氏体。界面至堆焊层表面，依次为胞状晶、柱状晶、树枝晶和等轴晶，由γ-Ni固溶体、Laves金属间化合物和MC碳化物构成。大量的网链状Laves相分布在柱状晶区，对堆焊层的力学性能有显著影响。利用静态浸没实验和应力腐蚀实验研究了堆焊试样的耐腐蚀性能，与球墨铸铁基体相比，Inconel625合金涂层的腐蚀速率稳定在0.01mm/a，应力腐蚀敏感性低，具有优异的耐氯离子腐蚀和抗应力腐蚀性能。 为了降低残余应力，改善堆焊层元素偏析和力学性能，研究了焊后热处理温度对组织和性能的影响。热处理温度为750℃、保温时间2h，网链状Laves相完全溶解，Laves相以块状或岛状的形式存在，元素偏析明显改善，综合力学性能优异；当热处理温度较高时（850℃以上），Laves相附近开始析出δ相，并在950℃时大量出现，Cr和Mo元素在界面富集，形成(Cr,Mo)23C6碳化物，力学性能及耐腐蚀性能下降。
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