铁基堆焊合金
出处：按学科分类—工业技术 河南科学技术出版社《焊接技术手册》第456页（4386字）
有珠光体、奥氏体、马氏体、合金铸铁四大类。
1．珠光体堆焊合金
含碳量一般在0．25%以下，合金元素以Mn、Cr、Mo、Si为主，总含量小于5%。自然冷却时，堆焊层金属组织主要是珠光体，也会出现少量的索氏体和屈氏体。其堆焊层硬度较低、冲击韧性较高、可焊性好，用于修复磨损零件尺寸和过渡层的堆焊。珠光体堆焊材料的成分、硬度及用途见表9－2。
表9－2 珠光体堆焊材料成分、硬度、用途
2．奥氏体堆焊合金
有高锰、铬锰、镍铬奥氏体钢三大类。
高锰奥氏体堆焊合金含C量为0．7%～1．1%，含Mn为10%～14%，强度高，韧性好，易产生热裂纹。焊后硬度等于HB170左右。经冷作硬化后硬度提高到HB450～500。用于修复重冲击载荷下金属间磨损和磨料磨损工件。
铬锰奥氏体堆焊合金：低铬奥氏体钢含铬小于4%，含Mn为12%～15%，还含少量的镍和钼。其性能和高锰奥氏体钢相近，但焊接性更好，适用于重冲击条件下磨料磨损的工件堆焊。高铬奥氏体钢含Cr为12%～17%，含Mn15%左右。除具有高锰奥氏体钢的优点外，还具有耐腐蚀性、耐热性和抗热裂的优良性能。主要用于修复严重冲击载荷的金属间磨损件。
镍铬及高铬奥氏体堆焊合金：如18－8，25－20及1Cr13等镍铬奥氏体不锈钢。它具有高的抗腐蚀性，耐高温氧化性，热强性。耐磨性较差。主要用于耐腐蚀性容器等的堆焊。以上三类奥氏体堆焊合金的成分、性能、用途见表9－3～表9－8。
表9－3 奥氏体锰钢、铬锰钢堆焊合金成分、硬度
注：堆焊金属化学成分余量为Fe。
表9－4 铬镍不锈钢焊条的堆焊金属成分、硬度、用途
注：堆焊金属化学成分余量为Fe。
表9－5 铬镍不锈钢堆焊丝及带极的成分、硬度、用途
注：丝极、带极化学成分余量为Fe。
表9－6 高铬不锈钢堆焊焊条的成分、硬度、用途
注：合金粉末化学成分余量为Fe。
表9－7 高铬不锈钢堆焊丝、带极成分、硬度、用途
注：焊丝或带极化学成分余量为Fe。
表9－8 等离子堆焊用铬镍奥氏体型铁合金粉末
注：合金粉末化学成分余量为Fe。
3．马氏体堆焊铁合金
含C为0．1%～1．5%，其他合金元素总量为5%～15%。加入Mo、Mn、Ni能促使马氏体形成，提高淬硬性和强度。加入Cr、Mo、W、V可促使碳化物形成，提高耐磨性。加入Mn、Si可提高焊接性。焊态组织主要是马氏体，有时也出现少量的珠光体、屈氏体、贝氏体和残余奥氏体。根据含C量不同可分为低碳马氏体钢(含C0．3%以下)，中碳马氏体钢(含C0．3%～0．6%)，高碳马氏体钢(含C0．6%～1．5%)。马氏体堆焊合金有较高的硬度，在HRC25～60之间，屈服强度较高，能承受中等冲击。主要用于金属间磨损。高碳马氏体堆焊金属可用于磨料磨损。硬度和耐磨性随C、Cr含量增高而提高。如果C和Cr均高，堆焊层会出现残余奥氏体，将促使韧性提高。低碳马氏体钢堆焊层硬度小于HRC45时，堆焊层可以进行机械加工(磨削或碳化钨刀具加工)，用于修补工件磨损区。马氏体堆焊金属的成分、硬度、用途见表9－9～表9－13。
表9－9 低碳马氏体钢堆焊焊条成分、硬度、用途
注：序号1～5为非标准产品，DM－742为哈焊所研制，余为广州焊条厂研制。堆焊金属化学成分余量为Fe。
表9－10 中碳马氏体钢堆焊焊条成分、硬度、用途
注：堆焊金属化学成分余量为Fe。
表9－11 高碳马氏体钢堆焊焊条成分、硬度、用途
注：堆焊金属化学成分余量为Fe。
表9－12 马氏体钢堆焊药芯焊丝的成分、硬度、用途
注：堆焊金属化学成分余量为Fe。
表9－13 马氏体钢带极埋弧堆焊层的成分、硬度、用途
注：堆焊金属化学成分余量为Fe。
其他类型的马氏体钢堆焊合金：高速钢、工具钢、模具钢、高铬马氏体不锈钢均属于马氏体钢堆焊合金。其中高速钢属热加工工具钢：淬火回火组织为马氏体和碳化物，含钨、钼较高，热硬性(高温硬度)高，红硬性(保持室温硬度的最高温度)高达600℃。若加入少量的钴可以进一步提高热硬性和红硬性。其成分、硬度和用途见表9－14。热工具钢：含碳量比高速钢低，具有较高的强度和冲击韧性，抗冷热疲劳能力也较好，在冷热反复变化时抗表面龟裂能力较强，有较好的抗氧化性和耐磨性。其成分、硬度、用途见表9－15和表9－16。冷工具钢：有较高的常温硬度和抗金属间磨损能力。其成分、硬度、用途见表9－17。
表9－14 高速钢堆焊焊条成分、硬度、用途
注：1．表中硬度值为焊后状态，焊后经540～560℃回火，硬度值可提高HRC2～4。
2堆焊金属化学成分余量为Fe。
表9－15 热锻模钢堆焊焊条的成分、硬度及用途
注：堆焊金属化学成分余量为Fe。
表9－16 热轧辊堆焊材料的成分、硬度及用途
注：堆焊金属化学成分余量为Fe。
表9－17 冷工具钢堆焊材料的成分、硬度及用途
注：堆焊金属化学成分余量为Fe。
4．合金铸铁堆焊金属
有马氏体、奥氏体和高铬三类合金堆焊铸铁。马氏体合金堆焊铸铁：含C量2%～5%，常加入铬、镍、钨、铌、硼等合金元素，合金元素总含量小于25%。这类合金铸铁属亚共晶合金铸铁。它由马氏体+残余奥氏体+含合金碳化物莱氏体组成。硬度为HRC50～60，有较高的抗磨料磨损、耐热、耐蚀、抗氧化性能。其成分、硬度、用途见表9－18。
表9－18 马氏体合金堆焊铸铁焊条成分、硬度、用途
注：堆焊金属化学成分余量为Fe。
奥氏体合金堆焊铸铁：含C量2．5%～4．5%，含Cr12%～28%，另外还含有锰、镍、钼、硅等合金元素，堆焊层为奥氏体+网状莱氏体共晶组织。其硬度HRC45～55，耐低应力磨料磨损，有一定韧性，能承受中等冲击，抗氧化及耐蚀性能较好。其成分、硬度、用途见表9－19。
表9－19 奥氏体合金铸铁堆焊材料的成分、硬度、用途
注：堆焊金属化学成分余量为Fe。
高铬合金堆焊铸铁：含C量1．5%～6．0%，含Cr15%～35%。为进一步提高耐磨、耐热、抗氧化性能，加入钨、钼、镍、硅、硼等合金元素。根据组织不同，可分为奥氏体型、热处理硬化型、马氏体型和多元合金型。其共同特点是含有大量的针状Cr7C3，这种极硬(HV1750)的碳化物分布在基体中，大大提高了堆焊层耐低应力磨料磨损的能力，而耐高应力磨料磨损的能力则取决于基体对Cr2C3的支持能力。因此耐高应力磨料磨损的能力使奥氏体型最差、多元合金型最好。热处理硬化型高铬奥氏体合金：硬度HRC45～55，退火处理后可以进行机械加工，淬火后硬度高达HRC60，具有很高的耐高应力磨料磨损的能力。是一种重要的铸造和堆焊用耐磨材料。奥氏体型高铬铸铁：含碳量较高，奥氏体稳定，不能热处理强化，性脆易裂。加入锰镍等合金元素可以降低裂纹倾向。主要用于耐低应力磨料磨损，如农机零件堆焊。高铬合金铸铁到430℃时热硬性迅速下降。为了提高耐热性能加入钼、钨等合金元素，热强化处理后在430～650℃之间仍能保持热硬性，因而具有良好的耐热磨损性。它们的成分、硬度、用途见表9－20、表9－21。
表9－20 高铬合金铸铁堆焊焊条成分、硬度、用途
注：堆焊金属化学成分余量为Fe。
表9－21 高铬合金铸铁焊丝的成分、硬度、用途
