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WC增强Ni基堆焊合金具有很好的耐磨性和韧性,在冶金、矿山等行业得到广泛应用。本文采用Ni带包覆含WC硬质相,以及B、Si、Nb等合金粉方式,设计了多种耐磨堆焊用药芯焊丝。采用MIG焊接方法制备WC增强Ni基堆焊层。通过金相显微镜、XRD、扫描电镜分析了堆焊层的组织特征与相组成;测试了堆焊层的洛氏硬度,并进行耐磨性试验、冲击试验以及磨损形貌、冲击后形貌观察,分析了堆焊层的磨损机理。结果表明: (1)Ni-B-Si-xWC堆焊合金相组成主要为γ-Ni基体相、Ni3Si、Ni3B相、WC相组成。WC含量对堆焊合金的组织无明显影响,但对性能影响明显,随着堆焊合金中WC含量的增加,堆焊合金中WC硬质相的分布面积明显增大,堆焊合金硬度不断升高,耐磨性不断增强,添加28.5wt.%WC的堆焊合金耐磨性约为相对未添加WC时的5倍。 (2)Ni-B-Si-xWC堆焊合金组织中WC颗粒的溶蚀程度及尺寸的大小受热输入的影响较大,在较大的热输入下WC颗粒溶蚀严重甚至于完全熔化,在小的热输入下原始WC有所保留。为减轻WC颗粒在焊接过程中的溶蚀,选择小电流的MIG焊的堆焊方法适宜。另外,随着热输入的增大(160A-230A),堆焊合金的硬度由45HRC降到35.6HRC。 (3)添加适量铌铁后(Nb:0-5.5 wt.%),合金的基体组织变为γ-(Ni,Fe),主要强化相为WC、NbC、Ni3B,当Nb含量增加到5.5 wt.%时,合金组织中开始出现M23(B,C)6相。随着Nb含量的增加,堆焊合金中形成的NbC数量及硬度增加,最高达57HRC,耐磨性增强,添加5.5wt.%Nb的合金耐磨性为相对未添加Nb时的4.56倍。合金耐冲击性随着Nb含量(0-5.5wt.%)的增加而降低。