.492 北京科技大学学报 第29卷 50 um 50μm 50 um 50 um 图5热影响区显微组织形貌.(a)过热区；(b)完全相变区；(c)不完全相变区：(d)基体 Fig-5 Microstructures of heat-affected zone:(a)overheated zone;(b)perfect phase transformation zone;(c)imperfect phase transformation: (d)substrate 不完全相变区， 韧性下降，冷裂倾向增大，在热影响区垂直截面方 过热区（图5(a)为粗大的魏氏体组织，其热循 向上进行的显微硬度测试结果如图6所示.从图中 环曲线如图4曲线1所示.该区接受等离子束的能 可以看出，热影响区总体硬度比基体有较大提高，在 量较大，温度迅速升至固相线以下到1100℃之间， 垂直截面方向上，过热区的厚度大约为0.2~ 基体金属处于过热状态，奥氏体晶粒严重长大，在快 0.3mm,硬度较高；完全相变区厚度大约为0.4~ 速空冷之后得到粗大的魏氏体组织；l6Mn钢由于 0.5mm,硬度最高：不完全相变区厚度大约在0.2~ 有Mn的加入，也会使过热区有少量粒状贝氏体组 0.3mm之间，硬度比较低，接近于基体硬度，热影 织出现.图5（凸）为完全相变区组织形态，其热循环 响区的显微硬度分布是由其组织决定的：在过热区， 曲线如图4曲线所示，该区温度被加热到Ac3以 奥氏体严重长大，在冷却后形成粗大的魏氏体组织， 上，所以铁素体、珠光体组织全部转变为奥氏体；又 反应在硬度上不是很高；完全相变区主要是铁素体 由于加热温度低于1100℃，奥氏体晶粒未显著长 和珠光体组织，分布均匀并且组织细小，从而使这一 大，因此在空气中冷却以后会得到均匀而细密的铁 部分的硬度最高：不完全相变区的颗粒大小不一，组 素体和珠光体组织.图5(c)为不完全相变区，其热 织不均匀，硬度接近基体的硬度7]. 循环曲线如图4曲线3所示，温度处于Ac1一Ac3 350 之间，只有一部分组织发生相变重结晶，成为晶粒细 300 小的铁素体和珠光体；另一部分继续保持原有组织 250 不变，所以，该区的晶粒大小不一，组织不均匀，图 150 过热区 完全相变区 不完全基体 5()为基体组织，呈现流线型轧制组织形态，在该 100 相变区 区域接受等离子弧能量少，虽然温度有所升高，但没 50 有发生组织转变，热循环曲线如图4曲线4所示 6 0.3 0.50.70.91.0 从界面到基体的厚度/mm 3性能分析 图6热影响区显微硬度分布 3.1热影响区硬化 Fig.6 Microhardness distribution of heat-affected zone 热影响区的硬度对熔覆之后的金属工件是很重 3,2热影响区脆化 要的，一般来说，随着硬度的增大，强度升高，塑性、 由图5热影响区金相组织可知，热影响区中晶图5 热影响区显微组织形貌．（a） 过热区；（b） 完全相变区；（c） 不完全相变区；（d） 基体 Fig．5 Microstructures of heat-affected zone：（a） overheated zone；（b） perfect phase transformation zone；（c） imperfect phase transformation； （d） substrate 不完全相变区． 过热区（图5（a））为粗大的魏氏体组织‚其热循 环曲线如图4曲线1所示．该区接受等离子束的能 量较大‚温度迅速升至固相线以下到1100℃之间‚ 基体金属处于过热状态‚奥氏体晶粒严重长大‚在快 速空冷之后得到粗大的魏氏体组织；16Mn 钢由于 有 Mn 的加入‚也会使过热区有少量粒状贝氏体组 织出现．图5（b）为完全相变区组织形态‚其热循环 曲线如图4曲线所示．该区温度被加热到 Ac3 以 上‚所以铁素体、珠光体组织全部转变为奥氏体；又 由于加热温度低于1100℃‚奥氏体晶粒未显著长 大‚因此在空气中冷却以后会得到均匀而细密的铁 素体和珠光体组织．图5（c）为不完全相变区‚其热 循环曲线如图4曲线3所示．温度处于 Ac1～Ac3 之间‚只有一部分组织发生相变重结晶‚成为晶粒细 小的铁素体和珠光体；另一部分继续保持原有组织 不变．所以‚该区的晶粒大小不一‚组织不均匀．图 5（d）为基体组织‚呈现流线型轧制组织形态．在该 区域接受等离子弧能量少‚虽然温度有所升高‚但没 有发生组织转变‚热循环曲线如图4曲线4所示． 3 性能分析 3∙1 热影响区硬化 热影响区的硬度对熔覆之后的金属工件是很重 要的．一般来说‚随着硬度的增大‚强度升高‚塑性、 韧性下降‚冷裂倾向增大．在热影响区垂直截面方 向上进行的显微硬度测试结果如图6所示．从图中 可以看出‚热影响区总体硬度比基体有较大提高‚在 垂直截面方向上‚过热区 的 厚 度 大 约 为 0∙2～ 0∙3mm‚硬度较高；完全相变区厚度大约为0∙4～ 0∙5mm‚硬度最高；不完全相变区厚度大约在0∙2～ 0∙3mm 之间‚硬度比较低‚接近于基体硬度．热影 响区的显微硬度分布是由其组织决定的：在过热区‚ 奥氏体严重长大‚在冷却后形成粗大的魏氏体组织‚ 反应在硬度上不是很高；完全相变区主要是铁素体 和珠光体组织‚分布均匀并且组织细小‚从而使这一 部分的硬度最高；不完全相变区的颗粒大小不一‚组 织不均匀‚硬度接近基体的硬度［7—8］． 图6 热影响区显微硬度分布 Fig．6 Microhardness distribution of heat-affected zone 3∙2 热影响区脆化 由图5热影响区金相组织可知‚热影响区中晶 ·492· 北 京 科 技 大 学 学 报 第29卷