高錳鋼作為歷史悠久的耐磨鋼廣泛應(yīng)用于礦山、冶金、地質(zhì)等裝備制造領(lǐng)域。高錳鋼加工硬化的特性賦予了其自身高耐磨性能，但在低沖擊、靜載荷條件下，其表面無(wú)法形成加工硬化層，其耐磨性能并不突出。隨著硬質(zhì)合金研究的不斷發(fā)展，耐磨適用范圍更廣的碳化鎢-高錳鋼耐磨材料孕育而生，其通常采用粉末燒結(jié)、鑄滲等工藝方法制備，也稱碳化鎢-高錳鋼結(jié)硬質(zhì)合金材料。這種材料以碳化鎢顆粒作為增強(qiáng)體，以高錳鋼作為粘結(jié)金屬，充分利用了碳化鎢顆粒的高硬度、高耐磨特性，使高錳鋼在靜載條件下的耐磨性能也變得優(yōu)越。堆焊方法具有操作簡(jiǎn)單、方便的優(yōu)點(diǎn)，使用堆焊方法制備碳化鎢-高錳鋼復(fù)合材料對(duì)耐磨工件的表面強(qiáng)化與修復(fù)十分適用。因此，通過(guò)選用燒結(jié)碳化鎢（YQ4）作為高錳鋼焊層的耐磨增強(qiáng)體，對(duì)用堆焊方法制備的碳化鎢顆粒增強(qiáng)高錳鋼基耐磨材料進(jìn)行了研究。

在顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料的堆焊過(guò)程中，不但要求顆粒與粘結(jié)金屬之間有較好的浸潤(rùn)性，還要保證焊層良好的流動(dòng)性。選擇20～30目的新型YQ4燒結(jié)碳化鎢硬質(zhì)合金顆粒替代傳統(tǒng)工藝中鑄造碳化鎢，該顆粒WC含量在96%以上，并含微量的鈷基合金，外觀呈球狀，沒(méi)有尖角、裂紋等缺陷，硬度大于1400HV，力學(xué)性能及焊接性能等都很優(yōu)越。焊條的管皮采用高錳鋼熱軋板100Mn13，其成分接近ZGMn13-2。添加劑為混合成分，其中包括絕熱劑及增加浸潤(rùn)性和流動(dòng)性的助焊劑等。堆焊基體為4mm厚的Q235鋼板。

堆焊過(guò)程中由于高溫作用，碳化鎢顆粒易熔化燒損，熔化后不但降低耐磨顆粒的有效含量，而且W的大量溶入還會(huì)改變高錳鋼的成分，使其組織及性能異化。因此，為了制作氣焊焊條，采用焊接溫度相對(duì)較低的氧-乙炔火焰堆焊。焊條管皮采用6mm厚的高錳鋼熱軋薄板（100Mn13），加工成2mm×6mm×30mm長(zhǎng)片，4片拼合而成，內(nèi)部裝填碳化鎢顆粒與添加劑。焊條成分配比見(jiàn)表1。

使用氧-乙炔火焰將焊條熔覆于Q235基體上，冷卻方式采用高錳鋼焊接常用的水冷方式，目的在于防止高錳鋼應(yīng)力開(kāi)裂，并有減少碳化物析出、利用焊接余熱水韌處理的效果。堆焊試樣加工成10mm×10mm×6mm的檢測(cè)試樣，堆焊層厚度預(yù)留1～2mm，進(jìn)行磨損性能檢測(cè)。為測(cè)試顆粒增強(qiáng)型高錳鋼堆焊材料抗靜載磨損的能力，進(jìn)行了磨料磨損與粘著磨損檢測(cè)。磨料磨損在ML-10磨損試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，磨損介質(zhì)為240#石英砂紙，磨損行程1m，加載1.5kg。粘著磨損在M-200型磨損試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，加載時(shí)間2h；磨輪材質(zhì)為20Cr2Mo（滲碳淬火低溫回火態(tài)，60～65HRC），磨輪半徑17.5mm，轉(zhuǎn)速為360r/min，干磨損條件下進(jìn)行。兩種磨損試驗(yàn)的對(duì)比材料均為ZGMn13-2堆焊層。

結(jié)果顯示，通過(guò)堆焊方法可以制備碳化鎢顆粒增強(qiáng)高錳鋼基耐磨材料，焊層中碳化鎢顆粒分散均勻，界面結(jié)合良好。在堆焊過(guò)程中，碳化鎢的熔解和擴(kuò)散對(duì)高錳鋼組織影響顯著，焊層中形成一系列的組織，包括枝晶狀初生先共晶體和共晶組織、奧氏體等軸晶及過(guò)渡組織區(qū)域，碳化物主要為（Fe3W3）C、Mn7C3等。在靜載荷磨損條件下，碳化鎢顆粒起到了良好的抗磨作用，碳化鎢顆粒增強(qiáng)型焊層相對(duì)于高錳鋼焊層耐磨性能大幅提高，碳化鎢顆粒的含量對(duì)焊層耐磨性能影響明顯。（榕霖）