硬质合金复合堆焊焊条研制技术学习体会

文献背景与技术挑战

邹序枚同志1990年发表于《新技术新工艺》第5期的这篇文献，报道了自贡硬质合金厂利用硬质合金生产过程中的返回料粉末和废硬质合金机械破碎粉末制造硬质合金复合堆焊焊条的研究成果。这项研究的意义在于：既解决了硬质合金废料的资源化利用问题，又开发了一种新型堆焊焊条产品。

文献中特别提到，这种焊条制造工艺简单，堆焊性能优于管状焊条，解决了管状焊条长期未能解决的堆焊层气孔问题。这是一个非常重要的技术突破。管状焊条（即药芯焊丝的一种形式）虽然可以容纳更多的合金粉末，但其在焊接过程中容易产生气孔，这一直是制约管状焊条推广应用的主要瓶颈。

焊条制造工艺分析

硬质合金复合堆焊焊条的制造工艺可以概括为以下几个关键步骤：

从焊接冶金角度分析，硬质合金粉末在焊接电弧作用下发生以下变化：

1. 熔化：WC颗粒在电弧高温下部分熔化，与熔池中的铁液混合。
2. 碳化物形成：熔化的W与熔池中的C结合形成新的碳化物。
3. 固态保留：部分WC颗粒以固态形式保留在堆焊层中，作为硬质增强相。

粉末粒度对堆焊层性能的影响非常显著：

• 粒度太粗（>80目）：粉末颗粒过大，在熔池中难以均匀分布，容易产生偏析和气孔。
• 粒度适中（40～80目）：粉末颗粒大小适中，既能在熔池中均匀分布，又能保留足够的固态颗粒。
• 粒度太细（<40目）：粉末颗粒太小，在电弧高温下容易完全熔化甚至烧损，降低堆焊层硬度。

气孔问题的解决机理

文献中提到的"解决了管状焊条长期未能解决的堆焊层气孔高的问题"，这是一个值得深入分析的技术要点。管状焊条气孔产生的主要原因包括：

1. 药芯中的水分：管状焊条的药芯如果含有水分，在焊接高温下水分解产生H₂，形成气孔。
2. 合金粉末中的杂质：硬质合金粉末中可能含有有机粘结剂残留，在高温下分解产生气体。
3. 熔池保护不良：管状焊条的药皮在焊接过程中形成的保护气氛可能不够稳定。

文献中采用的"返回料粉末和废硬质合金机械破碎粉末"，其优势在于：

• 返回料粉末经过严格的质量控制，杂质含量低。
• 废硬质合金经过机械破碎，表面新鲜，无氧化层。
• 粉末与药皮的结合方式不同于管状焊条的药芯结构，减少了气孔产生的通道。

工程应用与性能评价

硬质合金复合堆焊焊条的主要应用场景包括：

从性能评价角度，硬质合金复合堆焊层的典型性能指标为：

• 硬度：HRC 60～65（HV 900～1000）
• 冲击韧性：≥2J/cm²（确保不脆断）
• 气孔率：≤1%（满足使用要求）
• 与基体结合强度：≥200MPa

学习心得与启示

这篇文献的研究思路体现了"变废为宝"的循环经济理念。利用硬质合金生产过程中的返回料和废料制造焊条，不仅降低了生产成本，还实现了资源的循环利用。这种思路在当前"双碳"背景下具有重要的现实意义。

从技术角度看，这项研究的成功在于对粉末冶金与焊接冶金交叉领域的深刻理解。硬质合金粉末的粒度控制、与药皮的相容性、焊接过程中的冶金行为等，都需要系统性的研究和优化。这项研究为后续硬质合金堆焊材料的开发奠定了重要基础。