ERNiCu-7过渡层与预热缓冷在CuNi堆焊X65钢界面调控中的对比评估

《Scientific Reports》：Regulation of interfacial microstructure and mechanical properties of CuNi/X65 cladding fabricated by pulsed GTAW

　　

摘要

将耐蚀铜镍（CuNi）堆焊层直接熔覆至 X65 钢上可能导致 Fe-Cu 互扩散、偏析以及与界面相关的开裂。本研究对比评估了在其余条件可比的脉冲钨极氩弧焊环境下，ERNiCu-7 过渡层是否比预热/缓冷更能有效地调控界面。采用光学显微镜、SEM-EDS、EBSD、维氏硬度和夏比冲击试验对四种堆焊方案进行了表征。在直接 ERCuNi 堆焊中，预热/缓冷使测得的 Fe-Cu-Ni 互扩散区从约 10 μm 扩大至 30 μm。这一变化伴随着粗大的富铁体心立方（bcc）取向偏析、约 280 HV 的最大界面硬度、严重的熔合线开裂，以及单试样冲击能由 35 J 降至 18 J。相比之下，ERNiCu-7 过渡层方案表现出连续的界面，大角度晶界占比超过 82.9%，更平滑的硬度过渡，以及 86 J 和 68 J 的冲击能。由于每种方案仅有一个冲击试样和一个完整的硬度扫描轨迹，这些力学结果被解释为对比筛选数据。总体而言，一致的微观组织和力学证据表明，Ni-Cu 过渡层减少了直接的 Fe-Cu 相互作用并改善了界面连续性。因此，在抑制 CuNi 堆焊 X65 部件开裂方面，过渡层设计比单独采用预热/缓冷更为可靠。