预热与焊后回火对铸钢基体双金属梯度堆焊锻模堆焊层组织与性能的影响

高飞，周杰，朱姗姗，沈力，余春堂



预热与焊后回火对铸钢基体双金属梯度堆焊锻模堆焊层组织与性能的影响

高飞，周杰，朱姗姗，沈力，余春堂

(重庆大学材料科学与工程学院，重庆，400044)

为解决大型锻模的高成本、低寿命等问题，提出铸钢基体表面堆焊制备大型液压机用锻模新方法，针对其中的焊前预热与焊后回火工艺，将有限元分析与试验分析相结合，研究预热温度与焊后回火对堆焊层组织与力学性能的影响机理。研究结果表明：常温堆焊时，堆焊熔合区组织为马氏体+碳化物+残留奥氏体；随着预热温度的升高，冷却时间不断延长，组织呈现马氏体→贝氏体→珠光体转变趋势，显微硬度逐渐降低；当预热温度为400 ℃时，熔合区组织为铁素体+珠光体；焊后550 ℃/2 h回火后，堆焊层及热影响区硬度下降，基体中析出大量碳化物，堆焊层冲击韧性显著提高，断裂方式以韧窝断裂为主，母材性能在回火后无明显变化，说明预热与焊后热处理使堆焊层获得了较好的综合力学性能。

铸钢；预热温度；数值模拟；组织；性能

随着航空航天、大型船舶等国家重型装备制造业的快速发展，大型锻模的需求日益增加。目前，世界上最大的锻模液压机(8万t压机)已投产使用，其所用的锻模单块质量为20~40 t。对于此类大型锻模，型腔区域在服役过程中由于受到高应力、高温度(局部温度高达550~600 ℃)的影响，极易产生塑性变形；而非工作区域如燕尾、锻模底部等非工作区域由于受到的应力、温度较小，工作环境并不恶劣，因此，该区域锻模极难产生失效。……