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阀门、钻杆接头和连铸辊等工件在高温、高压或高腐蚀性的条件下工作时,其表面常因受到各种载荷的作用而产生损伤,堆焊技术是使用电焊或气焊法将金属熔化,堆置于工件表面,以达到表面强化的目的。钴基合金具有良好的耐高温、抗蠕变和耐腐蚀性能,可以在各类工作环境下工作,因此得到了广泛的应用。但有时单一的使用钴基合金对工件进行表面强化难以满足较为恶劣的的工况使用条件,而TiC具有高强度、高模量和良好耐热性的特点,本文将TiC与钴基合金混合作为堆焊材料,利用等离子堆焊技术制备金属基复合堆焊层,以提高工件表面性能。钴基合金选用Tribaloy 400、Stellite6和Stellite F三种合金粉末,分别与TiC粉末按比例混合,堆焊于304不锈钢表面,通过优化工艺参数获得成形良好的复合堆焊层。对堆焊层进行组织分析和性能测试,研究TiC的加入对钴基合金堆焊层组织和性能的影响,并筛选出添加TiC的最佳配方。钴基合金的最佳工艺参数分别是:T400钴基合金堆焊参数为离子气2L/min,焊接电流为105A,扫描速度为50mm/min;ST-6系钴基合金堆焊参数为离子气2L/min,焊接电流为105A,扫描速度为60mm/min;SF系钴基合金堆焊参数为离子气2L/min,焊接电流110A,扫描速度65mm/min。复合堆焊层均熔合良好,无气孔、裂纹等缺陷。随着TiC加入量的逐渐增多,T400钴基合金复合堆焊层中柱状晶逐渐变得粗大杂乱,且出现了较多未熔碳化物;对于ST6+TiC系列堆焊层,添加量为25%和30%时,堆焊层中开始出现TiC相,其中,未熔TiC颗粒为圆形,析出型TiC为十字花状;SF+TiC堆焊层在TiC添加量较少时,堆焊层中枝晶较为整齐有序,随着TiC添加量的增多,枝晶变得杂乱无章,并出现弥散分布的黑色未熔或半熔TiC颗粒。堆焊层中存在的未熔TiC颗粒阻碍晶粒生长,再加上电弧的搅拌作用,起到了细化晶粒的效果。复合堆焊层组织均以γ-Co为基体,并生成Cr2Fe14C、Co7Mo6、Co6Mo6Cx、Co2TiSi、M6C等相,而在TiC添加量较多时,TiC颗粒未熔或半熔存在于堆焊层中。另外,由于Ti元素是强碳化物形成元素,在加入TiC后,过饱和的Ti阻止了 C与其他元素的结合,从而使得堆焊层中存在的碳化物种类大大减少。TiC的添加可以提高钴基合金复合堆焊层的硬度。TiC添加量为30%时,T400和ST6的复合堆焊层洛氏硬度值最高,相比未添加时分别提高了 17.2HRC和25HRC;TiC添加量为25%时,SF钴基合金堆焊层洛氏硬度值最高相比未添加时提高了 2HRC。TiC的加入对不同系列钴基合金复合堆焊层的常温耐磨性影响不同。三种系列堆焊层中,耐磨性能表现最好的依次为T400+1 0%TiC、ST6+20%TiC和SF+25%TiC的复合堆焊层,相比于未添加时分别提高了2.56倍、4.6倍、9.31倍。ST6+TiC堆焊层高温磨损试验表明,TiC增强复合堆焊层耐磨性要远远强于纯钴基合金堆焊层,其中,ST6+20%TiC复合堆焊层的抗高温磨损能力最好,其主要磨损方式为黏着磨损和氧化磨损。耐腐蚀性能试验表明,T400+10%TiC的复合堆焊层耐腐蚀性能在同系列中最好;SF+25%TiC的复合堆焊层耐腐蚀性能在同系列中表现最好;而对于ST6钴基合金堆焊层,添加了TiC反而使得其耐腐蚀性能变差。