与埋弧堆焊、手工堆焊相比，自保护药芯焊丝具有以下优点

①清洁：使用自保护药芯焊丝堆焊是一项清洁的表面强化手段，自保护药芯焊丝 药粉经过预先的处理，减少有害烟尘的释放；此方法不需要外加气体保护和焊剂，所 以工作环境清洁，使焊枪结构得到简化，可以方在焊枪上方增加排尘装置，使焊接环 境得到改善[5]。

②高效：使用自保护药芯焊丝电弧焊的过程中，可以看到电弧在钢皮上燃烧，使 截面积比实心焊丝和焊条要小，所以电流密度大，熔敷速度变快，通常情况下自保护 药芯焊丝的熔敷速度要比实心焊丝和手工焊要高 15％。

③成本低：使用自保护药芯焊丝进行堆焊可节约 20％的熔敷金属：另外使用自 保护药芯焊丝使用堆焊不需要焊剂和保护气体，降低了辅助材料的成本，而且具有很 低的稀释率。所以用自保护药芯焊丝进行堆焊是目前的堆焊方法中最方便、最经济的 焊接技术，也是目前再造工程中最有前景的表面技术之一。

自保护药芯焊丝有一些不足之处：工艺参数的适应性小、和接头力学性能和操作 工艺性很难得到统一等。是由于其结构和药粉的填充量较低，钢皮在外、药芯在内， 导致对熔池、熔滴的保护不足。和气保护药芯焊丝相比，自保护药芯焊丝，烟尘较多、 飞溅较大、熔敷金属的冲击韧性较低[6]。

自保护药芯焊丝的保护机理有：渣保护、气保护及合金元素保护[7]。气保护和渣 保护的原理是在药芯配方内添加一定量的矿物粉，这些药粉在焊接高温下分解造气， 形成保护，阻止空气中的氮气、氢气、氧气进入熔池。同时，在形成熔渣的过程中， 熔渣覆盖熔池进行冶金反应，保护熔池以避免空气入侵。合金元素保护原理加入与氧、 氮有强亲和力的元素于自保护药芯焊丝中，使元素与氧、氮在焊接过程中生成稳定的 化合物，来达到脱氧、脱氮的目的，进而保护了熔池。比如在药芯焊丝中加入氧化元 素 A1、Ce、Ti、Zr 利用合金元素脱氮，脱氧。以造气为主的自保护药芯焊丝，容易 产生造气过多保护效果好且飞溅大的缺点，影响焊接工艺性，同时造气少又会使得保 护不足。因此大多数自保护药芯焊丝都采用联合保护，通常是是渣保护—气保护、合

金元素保护一渣保护、合金元素保护一气保护以及渣保护—气保护—合金保护，实际 结果表明这种联合保护效果更好。

1。1。3 堆焊用药芯焊丝

为了满足堆焊的各种金属需要，堆焊合金的种类有很多。有着重堆焊金属尺寸的， 有着重抗磨损的，有着重堆焊合金硬度的，也有的着重耐蚀性的。堆焊金属按其主要 成分可分三大类：钴基、铁基和镍基。堆焊材料中应用最多的是铁基堆焊金属。根据 堆焊金属的显微结构及金相组织，可将其进一步细分：①奥氏体钢堆焊合金；②马氏 体钢堆焊合金；③碳化物堆焊合金。其中碳化物堆焊合金中又可分为高铬合金铸铁和 碳化钨。本文着重研究的是高铬合金铸铁，下文将详细介绍。虽然镍基和钴基堆焊金 属的磨损性能都很好，特别是在高温下的磨损性能；但因为其价格较贵，只应用于特 殊产品。

在自保护药芯焊丝的药粉中加入大量的高铬铸铁，可以得到耐磨性很高的组织 M7C3 型的碳化物。M7C3 型的碳化物通常呈现为正六边形、长条状，可增加材料的耐 磨性和耐热性能[8]。下面。我们将对于 Fe-Cr-C 堆焊合金的显微组织做深入的研究。 我们知道在一般的焊接区域分为焊缝区、熔合区、热影响区和母材。如图 1-1 所示高 铬铸铁堆焊来说主要分为堆焊区、稀释区、热影响区和母材[9]。碳含量对于微观组织 的有着重要的影响。有研究表明，当碳含量大于 3。5％时，初生相是大量的 M7C3 型碳 化物，是耐磨性很强的硬质点。当碳含量为 3。5％时，初生的 M7C3 型碳化物的量很少， 基体为 M7C3 型碳化物和奥氏体共晶产物。而当碳含量小于 3。5％时，没有初生碳化物 的形成，先析奥氏体首先形成。先析奥氏体反应完成后，到达共晶点进行共晶产物。 通常情况下亚共晶的高络铸铁的耐磨性比过共晶的要差很多。究其原因，主要是基体 组织中缺少大量分布的 M7C3 型碳化物。