钢铁材料的腐蚀不仅关系着我国的“节能减排”,同时关系着大型钢铁结构件的工程安全问题。等离子弧熔覆技术是近年来发展的一种能有效提高材料表面性能的手段,拥有热源廉价、熔覆效率高等特点,2205双相不锈钢是具有优异耐腐蚀性能及良好力学性能的结构钢,将两者相结合,在一般的碳钢或合金钢表面制备耐蚀性优异的2205双相不锈钢层,以一种高性价比的手段大大提高一般钢铁工件的表面性能。基于以上的背景,笔者采用等离子弧熔覆技术在Q345低合金钢表面制备2205双相不锈钢层,并探究工艺参数与熔覆层成形的关系,电流与微观组织及性能的关系,Ce O2对熔覆层微观组织及性能的改性作用,最终得到以下结果:基于响应曲面法中心复合设计试验对等离子弧熔覆2205双相不锈钢层进行成形工艺参数优化,得出最优工艺参数为:电流99 A,焊接速度6 mm/s,送丝速度50 mm/s,离子气流量1.5L/min,保护气流量17 L/min,喷嘴距离基板高度10 mm,该工艺制备的熔覆层成形质量良好,工艺优化数学模型与焊接实例平均误差小于5%,模型精度高。通过方差分析可知,工艺参数对熔覆层稀释率、宽高比按影响程度从大到小为:电流＞送丝速度＞焊接速度,电流与送丝速度对稀释率、宽高比均有显著的交互作用。电流会直接影响熔覆层组织中的奥氏体晶粒尺寸与奥氏体/铁素体含量比,从而影响熔覆层性能。通过分析可知,随着电流增大,奥氏体晶粒尺寸增大,奥氏体/铁素体含量比增大,使得熔覆层显微硬度、抗拉强度减小,伸长率增大。最优工艺参数下的熔覆层晶粒细小,奥氏体/铁素体含量比接近1:1,熔覆层钝化膜中大量的Mo6+,促进了Cr元素首先与OH-反应生成主要起耐蚀作用的Cr2O3,因此具有最佳的耐腐蚀性能。在2205双相不锈钢层中加入不同含量的Ce O2后发现,加入0.5%～1.0%的Ce O2时,熔覆层的主要强化机制为细晶强化与固溶强化,能有效提高熔覆层力学性能,但Ce O2过高时,熔覆层中的稀土化合物数量增多,减小有效的连接面积,反而造成熔覆层力学性能下降。在Ce O2含量为1%时,生成了自腐蚀电位更高,耐蚀性更好的稀土化合物,并且此时的夹杂物数量最少,使得熔覆层拥有最大的自腐蚀电位,最小的自腐蚀电流,钝化膜稳定性最好,具有最佳的耐腐蚀性能。