焊条电弧堆焊可以赋予零件表面耐磨、耐腐蚀、耐热等特殊性能。在石油化工及热加工生产中,大量存在用不锈钢堆焊耐热钢的结构,若以Fe-Al合金取代不锈钢作为堆焊层,或在零件表面形成一层Fe-Al堆焊层,如可采用焊条电弧焊将Fe3Al合金堆焊在奥氏体不锈钢、2.25Cr-1Mo钢或其他钢材基体上,可以发挥其优异的性能。
将经中频感应炉熔炼的Fe3Al合金浇铸成铸锭,经过多道热轧和热锻(温度控制在℃以上),制成直径为3.2mm的棒料,用作焊条的焊芯。药皮选用低氢钾型,焊芯成分和堆焊金属的成分见图1。
为了保证成分稳定,至少应堆焊三层。采用直流弧焊机,堆焊电压约为25V,堆焊电流取下限(一般为90~A),堆焊焊条移动速度约12cm/min堆焊时的飞溅较小,但脱渣性较差,堆焊下一层时要仔细清除残渣,可得到无裂纹的Fe3Al堆焊层。
堆焊前将工件预热到~℃，保温30min,堆焊后对焊件进行℃×1h退火处理,堆焊层金属以粗大的柱状晶为主,堆焊层的Al含量在堆焊过程中损失较大,导致堆焊层组织以α-Fe(Al)固溶体为主,但不影响堆焊层的抗氧化性能,在空气炉中经℃×70h氧化后,不锈钢基体氧化严重,而Fe3Al堆焊层氧化轻微,表明其高温抗氧化性能优于18-8不锈钢，经济效益明显。