一、钢结合金粉末等离子喷焊工艺过程

    等离子喷焊是六十年代在堆焊领域中出现的新技术。它是利用等离子弧作热源，以合金粉末作填充金属，使工作表面得到合金涂覆层的一种新方法。等离子喷焊具有温度高、热量集中、电弧稳定和可控性好等特点。钢结合金粉末的喷焊利用了等离子喷焊的上述特点。钢结合金等离子喷焊过程的示意图如图10-5所示。氩气通过电磁气阀和转子流量计进入喷焊的水冷钨铈电极和水冷紫铜喷嘴之间，并借助于高频电火花引燃非转移弧；再通过非转移弧弧焰在钨极和工件之间造成的导电通道，过渡引燃转移弧——等离子弧柱；利用该弧柱的热量在工作表面上造成熔池。钢结合金粉末借助于送粉气流(氩气)按需要连续送入喷枪，并吹入弧柱中。粉末在弧柱中被预先加热，呈熔融或半熔融状态，喷射到工件的熔池里，在熔池里充分熔化并排出气体和浮出熔渣。随着喷枪和工件的相对移动，合金熔池逐渐凝固，便在工件上获得所需要的合金涂覆层。通过调节转移弧和非转移弧的电流、送料量及其它工艺参数，可控制熔化合金粉末和传递给工件的热量，以获得所需要的涂覆层。在等离子喷焊过程中，钢结合金粉末易于氧化，故必须在喷枪上增设一个水冷氩气保护罩，以保证喷焊质量。

    二、等离子喷焊用钢结合金粉末的制取

    钢结合金粉末的制备，目前主要采用两种方法：

    1)机械加工方法。即将合金化的钢结合金(退火态)车削加工成碎屑，然后球磨、过筛，制成所需粒度的粉末。这种方法比较简便，粒料强度高，但成本高、工效低、合金利用率较低(过细的粉末不能使用)，粉末颗粒呈菱角形，流动性差。

    2)粉末合成方法。即按钢结合金生产工艺制备混合料，然后加入适量的成形剂进行制粒。这种方法因不需烧结、加工等工序，故成本较低，原料利用率较高、合金成分可根据需要配制。但粒料强度较差、较轻(喷焊时飞溅损失较大)、颗粒亦不够规则、流动性也较差。

    三、碳化钛系鞫磺化钨系钢结合金粉末的等离子喷焊

    在等离子喷焊碳化钛系锅结合金粉末时，由于粉末熔点高、钢对碳化钛的润湿性较差、碳化钛在高温下易氧化烧损、粉末在熔池内熔化不充分、流动性差、熔池凝固快、气体与杂质难以浮出，因此涂覆层内孔隙度较高，而．且重焊性较差，重焊时易产生分层。虽然碳化钛在涂覆层中的晶粒形状比较好(仍呈圆球形)，且涂覆层具有明显的热处理效应，但上述的缺点限制了这种材料的应用。


    在等离子喷焊碳化钨系钢结合金粉末时，由于粉末熔点低、钢对碳化钨的润湿性较好、粉末在熔池里能充分熔化、流动性好、熔池凝固缓慢、气体与杂质易于浮出，因此涂覆层比较致密，孔隙度较低(O.1～O.3％)，重焊性也较好。同时，涂覆层也具有较明显的热处理效应，一般焊态硬度为HRC55～61，退火态硬度为HRC40～47，900～920℃下淬火态硬度为HRC66～69，200℃回火态硬度为HRC65～67。碳化钨系钢结合金涂覆层的显微组织如图10-6所示。

    在碳化钨系钢结合金粉末等离子喷焊过程中，以及在涂覆层的淬火过程中易于产生裂纹，因此，必须采取诸如焊前工件预热、焊后工件缓冷、探索合金的合理淬火工艺规范等措施。