《表3 堆焊层合金的化学成分、稀释率及Cr的烧损》

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《42CrMo连铸辊堆焊层的组织结构与性能演变规律》

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由表3可知：由于42Cr Mo辊坯中合金含量较低，430打底层的合金稀释率较大，为27.3%；经2层414N合金堆焊，414N第二层堆焊层合金的稀释率下降到12.5%，高Cr含量的430打底层为最终获得满足成分要求的硬面层起到了良好的成分过渡作用；经3层堆焊后硬面层的C质量分数为0.06%，说明42Cr Mo辊坯的C向硬面层扩散有限。C和Cr是强的马氏体（M）形成元素，能为堆焊层的高硬度和耐磨性提供基本保证。若C含量过高，C会与Cr形成Cr23C6，一方面降低Cr的有益效果；另一方面Cr23C6易偏析于晶界，使晶界附近产生一高碳低铬区，从而导致晶间腐蚀，在连铸辊工作时可能产生裂纹，甚至产生早期的硬面层剥落现象[12]。因此，理论上硬面层中的C含量应尽可能的低。Mn主要起固溶强化的作用，其能与S结合而减少堆焊层中有害元素S的含量，故Mn的含量控制在上限[13]。Si能提高硬面层的耐点蚀能力，但同时也促进δ铁素体的形成，导致堆焊层耐冷热疲劳性能下降。在堆焊过程中存在Si和Mn的稀释与烧损，但焊剂中含较多的Si和Mn元素，因此硬面层应含较佳的Si，Mn含量。此外，由于辊坯和414N中Mo含量相差不大，且Mo不易烧损[14]，故硬面层的Mo含量相对容易控制。事实上，42Cr Mo辊坯硬面层中Cr含量最难控制，Cr元素的烧损可认为等于焊丝与非稀释熔覆金属中Cr含量之差。将各层稀释率代入式（1）计算出各层中Cr元素的烧损率分别为1.17%，1.55%和0.82%。Cr是硬面层具有高硬度、高耐磨和高耐蚀性、最重要的合金元素，此外，Cr和Si均能形成致密的氧化膜，可保护堆焊金属不被进一步氧化。由于Cr强烈地促进δ铁素体的形成，故Cr含量不易过高，最佳控制在12.5%左右[15]。由表3可发现，经1层430和2层414N合金焊材的堆焊，可获得接近最佳Cr含量的硬面层。