2.3.1 堆焊铁铝金属间化合物的难点 14

2.3.2 堆焊铁铝金属间化合物试验设计 15

3 双丝焊试验及结果分析 17

3.1 钢丝在前、铝丝在后的主铝试验 17

3.1.1 不预热的焊接试验 17

3.1.2 预热200℃的焊接试验 17

3.1.3 预热350℃的焊接试验 18

3.2 铝丝在前、钢丝在后的主钢试验 20

3.2.1 不预热的焊接试验 20

3.2.2 预热200℃的焊接试验 20

3.2.3 预热350℃的焊接试验 21

4 硬度分析 24

5 金相观察 26

5.1 宏观横截面 26

5.2 微观组织 26

结  论 29

致  谢 30

参考文献 31

1 绪论

1.1 课题研究的内容和意义

Fe-Al金属间化合物具有优良的抗氧化性和耐磨性。若在钢基体表面形成Fe-Al合金层，则新形成的双金属材料即具有钢铁材料优越的机械性能，又具有Fe-Al金属间化合物优异的抗氧化性、耐腐蚀性和较高的高温强度，从而提高了钢铁材料的使用寿命。所以在很多场合可代替不锈钢、耐热钢和高温合金，用于制造耐热件和耐磨件。人们已经将Fe-Al合金中Fe3A1应用于对强度要求不高的中高温氧化和硫蚀环境中。如有色冶炼厂和高浓度烟气收尘设备及酸系系统中的烟气净化设备、转化器、热交换器、热交换设备和壳体；汽车尾气管、电厂排气的烟气管道等。

本课题的目的是针对堆焊Fe-Al金属间化合物成分不均匀，堆焊层容易产生裂纹等特点，采用法国SAF公司的双丝焊设备，探索Fe-Al异种金属在钢基体上的堆焊工艺，以实现在钢基体上直接焊接得到稳定均匀的Fe-Al合金层。此外，简单分析所获得合金层的金相组织和硬度分布，为全面、细致分析双丝堆焊铁铝金属间化合物焊接工艺修改提供必要的依据。

1.2 Fe-Al金属间化合物

1.2.1 Fe-Al合金相图

图1-1  Fe-Al二元相图

铁铝合金二元相图如图1-1所示，其组成部分包括：18%~20%Al以下为具有铁磁性的含Al的无序固溶体α-Fe相。当Al含量超过20%时就会出现有序转变，Fe3Al的稳定结构是有序的DO3结构，但是稳定的温度随成分而异，最高的有序化转变温度为TC550℃，当超过这个温度，Fe3Al结构变成不完整的B2有序结构。当Al含量达到37%以上，室温也是稳定的B2结构。在23%~37%存在B2到DO3的有序转变。当Al含量为37%~50%时，Fe-Al合金从液相凝固时就直接形成了有序结构，既有序转变温度就是熔点TM[1]。

1.2.2 Fe-Al金属间化合物的物理和化学性能

Fe-Al金属间化合物的物理性能和结构见表1。

表1-1   Fe-Al金属间化合物性能比较

金属间化合物 Al含量（Al%） 晶体结构 显微硬度