焊條電弧堆焊可以賦予零件表面耐磨、耐腐蝕、耐熱等特殊性能。在石油化工及熱加工生產中,大量存在用不鏽鋼堆焊耐熱鋼的結構,若以Fe-Al合金取代不鏽鋼作為堆焊層,或在零件表面形成一層Fe-Al堆焊層,如可採用焊條電弧焊將Fe3Al合金堆焊在奧氏體不鏽鋼、2.25Cr-1Mo鋼或其他鋼材基體上,可以發揮其優異的性能。
將經中頻感應爐熔煉的Fe3Al合金澆鑄成鑄錠,經過多道熱軋和熱鍛(溫度控制在900℃以上),製成直徑為3.2mm的棒料,用作焊條的焊芯。藥皮選用低氫鉀型,焊芯成分和堆焊金屬的成分見圖1。
為了保證成分穩定,至少應堆焊三層。採用直流弧焊機,堆焊電壓約為25V,堆焊電流取下限(一般為90~110A),堆焊焊條移動速度約12cm/min堆焊時的飛濺較小,但脫渣性較差,堆焊下一層時要仔細清除殘渣,可得到無裂紋的Fe3Al堆焊層。
堆焊前將工件預熱到300~350℃,保溫30min,堆焊後對焊件進行700℃×1h退火處理,堆焊層金屬以粗大的柱狀晶為主,堆焊層的Al含量在堆焊過程中損失較大,導致堆焊層組織以α-Fe(Al)固溶體為主,但不影響堆焊層的抗氧化性能,在空氣爐中經800℃×70h氧化後,不鏽鋼基體氧化嚴重,而Fe3Al堆焊層氧化輕微,表明其高溫抗氧化性能優於18-8不鏽鋼,經濟效益明顯。