镍基合金 ERNiCrFe-13 带极堆焊材料分析

引言：镍基合金 ERNiCrFe-13 主要的成分包括镍、铬和铁。而堆焊工艺，则是通过焊接技术，在基材的表面添加一层或者多层材料，以达到增加基材耐腐、耐磨等性能。镍基合金 ERNiCrFe-13 带极堆焊材料的应用，能够为基体提高强度、硬度以及耐腐蚀等性能，进而提升基体质量，减少后期的维修次数，延长其使用寿命，在关键工业领域中得到广泛应用。

1. 镍基合金 ERNiCrFe-13 带极堆焊材料的化学成分

镍基合金 ERNiCrFe-13 主要是一种用于堆焊的合金材料，其化学成分主要包括了镍、铬和铁等。此材料主要的性能是抗晶间应力腐蚀，所以在进行材料设计时，就必须要精准控制合金成分，保证焊带具有高纯度和低杂质的含量。第一，镍，主要是作为基体金属，镍的含量一般控制在 50% 以上，主要是提供合金的耐腐蚀性以及高温性能。第二，铬，含量则是在 20-30% 左右，铬的存在大幅增强了合金材料自身的抗氧化性和耐腐蚀性 [1]。第三，铁的含量是在10^-20% 左右，能够有效增加了合金自身的强度和耐热性。第四，其他元素，在镍基合金 ERNiCrFe-13 材料中，还会出现硅、锰等其他的元素，其中硅在和镍元素进行结合后，就会形成低熔点的共晶相，以有效控制焊带中的硅元素含量不超过 0.2% 。锰则能够降低晶界处低熔点液膜的产生，减少破裂等现象，保证材料自身质量更高。在 ERNiCrFe-13 材料中，这些化学成分，能够使其在高温和腐蚀性的环境中，表现更加优异，适用在严苛的工业生产环境中。

2. 镍基合金 ERNiCrFe-13 带极堆焊材料性能分析

2.1 抗晶间腐蚀和 DDC 性能

为了了解材料的抗腐蚀性能，那么就要对其进行检测，把试样放置在675^∘C 的环境下，并进行 1 小时的持续敏化处理，在处理完成后，把样品放置在硫酸铜 - 硫酸 - 铜溶液当中，开展 16 小时的腐蚀测试，并对试样进行 180^∘ 的弯曲测试。测试人员需要在光学显微镜下，以 10 倍放大观察材料的弯曲面，根据观察结果显示，堆焊金属并没有出现晶间腐蚀的痕迹，这样的结果也就表明，镍基合金ERNiCrFe-13 材料具备非常出色的抗晶间腐蚀能力。

对于 DDC 来说，其主要是一种微小的晶间裂纹，一般是在材料熔点的 0.5-0.8 倍以下的温度范围内，会发生此现象。如果一些设备、材料在极端温度、压力和腐蚀的环境中运行，一旦出现微裂纹，则很有可能迅速的扩展成更大的裂纹。为了提升材料的性能，那么就要对镍基合金 ERNiCrFe-13 材料进行 DDC性能的测试，通过充分观察材料在高温环境下所呈现的断裂形貌，来有效判断出材料的 DDC 性能。DDC 断口一般会呈现出塑性沿晶的形态，整体外表相对平滑，呈台阶状，而且端口表面比较平整。通过对 ERNiCrFe-13 型带极堆焊材料进行高温拉伸等方面的测试，并对拉伸断口进行扫描，通过详细的观察，发现ERNiCrFe-13 堆焊金属材料的拉伸断口呈现出韧窝形态，并没有出现 DDC 断口的特征，这就表明此材料具有较强的抗DDC 性能，其强度更高。

2.2 耐高温性能

在对耐高温性能进行分析的时候，第一，要开展高温拉伸试验，主要是为了测定合金在高温环境下所呈现出的抗拉强度、屈服强度以及延展性。在实际试验的时候，需要记录试样力学性能在温度变化下所呈现的曲线，了解其在高温环境下，材料的强度以及断裂延展性。通过试验发现材料具有较高的强度和延展性，这也就说明此材料能够在高温条件下，承受较大的应力 [2]。第二，开展高温蠕变试验，主要是充分评估材料在长期高温应力下所呈现的蠕变性能。

在试验中，需要先确定恒定的温度和恒定应力，并在这一环境下进行长时间的蠕变测试，并记录材料随时间变化所呈现的蠕变变形现象。通过蠕变曲线，就可以有效分析出此材料的蠕变速率，进而评估 ERNiCrFe-13 型带极堆焊材料在高温下，尺寸的稳定性和使用寿命。第三，开展高温氧化试验，主要是将试样放置在高温氧化环境中一段时间，以测量氧化后材料的质量变化。通过观察氧化层的形成以及厚度，了解到此材料的氧化层呈现出薄而致密的现象，也就表明材料具有良好的抗氧化性。通过试验，可以全面分析出 ERNiCrFe-13 材料在高温条件下的性能，以确定其在高温环境中，性能较高，具有较强的适用性。

2.3 机械性能

在对镍基合金 ERNiCrFe-13 带极堆焊材料的机械性能进行分析时，要先对材料的拉伸进行试验，可以在室温或高温下，对试样进行拉伸，直至断裂。这样的测验方法，就可以测定出材料的抗拉强度、屈服强度和延伸率。通过测试发现材料具有较高的抗拉强度，说明材料的强度和韧性都是比较好的。同时，也要对其硬度进行测试，使用维氏、布氏或洛氏硬度计等设备，对试样进行硬度的测试，硬度值较高，说明材料的耐磨损性能更好，能延长其使用寿命。最后，就要开展冲击试验，使用夏比冲击试验机对缺口试样进行冲击测试。通过此试验，就可以测量出材料在低温、高温条件下所呈现的冲击韧性。测量人员主要是通过测量试样吸收的能量，以评估材料自身的韧性和抵抗冲击破坏的能力。通过对试验结果进行分析，发现 ERNiCrFe-13 具有高吸能量，也就说明其具有较好的韧性，能适用在特定的行业中，保证设备使用更持久。

结论：综上所述，对镍基合金 ERNiCrFe-13 带极堆焊材料进行分析，不仅可以提升材料的耐用性，还能降低维护成本，保证材料性能得到提升。在进行分析时，主要是对带极堆焊材料的抗腐蚀、耐高温以及机械性能进行全面分析，以提升材料的质量，在设备、材料等表面堆焊，也能提高其可靠性，促进工业可持续发展。

参考文献：

[1] 曹宇堃 , 郭枭 , 徐锴 , 等 . 新型镍基合金 ERNiCrFe-13 带极堆焊材料的研制 [J]. 焊接 ,2024,(08) ):10-15+30 .

[2] 宋建廷 . 核电用镍基合金带极堆焊熔敷金属性能研究 [D]. 机械科学研究总院 ,2021.