1.“FGM-KM”新型材料的成分以及工作原理
“FGM-KM”新型材料是一组特种合金粉末系列，它具有易熔性、易与基材熔合，同时兼有耐磨、耐冲击、耐热、耐腐蚀等综合物理性能。粉末在基材表面被熔合后形成的合金，其金相组织以珠光体、马氏体、奥氏体及双向耐磨合金为主。熔敷粉末由固态向液态再转化为固态时，基材金属表面氧化物脱氧，并生成低熔点的硼硅酸盐类熔渣浮出，形成保护膜，使熔化的合金与被处理的固态基材金属达到冶金结合。在这一过程中，基材表面金属向熔融金属渗透并相互扩散，最后形成冶金渗透的合金层。在施工过程中，根据不同的基材材质及结合层、过渡层、工作层、加工层等不同的层面要求，选择相匹配的粉末进行熔敷，反复进行以上的熔敷过程，即可得到组织致密、具有优良的硬度、强度和韧性的金属熔敷层，使工件工作面得到耐磨耐蚀双相改性的特殊强化处理的效果。
2.“FGM-KM”新型材料的熔敷工艺
作者经反复试验研究，将普通电弧焊机通过频率转换、扩大功率等特殊改造措施，用电弧焊进行敷熔，即边敷、边熔的工艺方法，能将合金熔透，使之与基材冶金结合。这一熔敷工艺方法不仅降低了对修复所需的设备要求，而且简化了修复工艺，大大降低了修复成本。其熔敷层的厚度可达100mm左右。
1）熔敷层的结构。一般来说我们熔敷涂层设计为结合层、过渡层、工作层、加工层。依据工件的材质、工况的条件不同，技术要求也不同，要灵活运用这些层次的结构和排列。
①按结合层、过渡层、工作层的梯度采用浸熔法配制合金粉末，依次进行熔敷，使合金（质量分数为56.3%）能综合掺入到基材金属（质量分数为43.7%）。
②结合层：采用KM-1合金粉末，粉末以珠光体组织为主，主要元素由Cr、C、Mn、Mo、Ni等组成，对于不同的工件材料要选配不同的合金，以改变原材质的金相结构，增强其结合部的韧性，达到恢复尺寸和逐步过渡强化的目的。
③过渡层：采用KM-2粉末，粉末以马氏体组织为主，在马氏体、贝氏体之间变化，主要元素由W、Mn、V、N、Cr组成，目的是使各成分之间良好融合，进一步达到金属与金属之间的结合，起到一种耐磨和减磨的作用。
④工作层：用合金粉末，粉末以奥氏体组织双向耐磨合金为主，主要元素由Co、Cr、Ti、Mn、W、Mo等组成，保证强化金属有高耐磨、高应力性能、良好的耐蚀、耐热和耐疲劳性能。
⑤加工层：以铁素体组织为主，主要元素由C、Mn、Si、Ni、Cr等组成，目的是降低硬度，便于机械加工，保证机加工的精度和表面粗糙度。
2）熔敷。
①熔敷的设备：经改造的普通ZX硅整流电弧焊机。所用焊条根据修复部件的材质进行选择，一般用酸性、碱性即可。采用较大的焊接参数，选用适当的焊接热输入进行熔敷。
②按结合层→过渡层→工作层→加工层的顺序依次进行熔敷。按层次先在修复面上涂敷一层相应的粉末，涂敷的粉末厚度约0.5～1mm，长不过一根焊条可焊的长度，然后在涂敷的粉末上施焊并边焊边熔。
③各层按工艺规定执行，施用不同性能的粉末，不能混用。
④要求熔敷尺寸较大时，可按层次逐层反复熔敷，直至达到要求的修复尺寸为止。
⑤各层的厚度依据所增补金属厚度来决定，一般来说工作层较厚，其余均较薄。(www.xing528.com)
3.人字齿轴、断齿“FGM-KM”合金熔敷层的设计
“FGM-KM”含金熔敷层的设计至关重要。如上所述各层须根据工况条件和基体材质的不同而采用不同的设计。某公司轧钢厂人字轴Mn=25、Z=26齿廓，须根据轧钢的工况和基体材料42CrMo来考虑。
根据实际情况拟定断齿的修复工艺：清洗探伤→净化粗化→预热→按层设计熔敷“FGM-KM”合金层→制作齿形样板→粗磨齿廓→探伤研磨饱和。
1）清洗探伤。将待修复件进行全面检测、探伤、分析、归纳后，制订修复工艺方案，特殊情况如断裂、缺损等，应先进行必要的熔敷和修整，然后再进行净化处理。
①清洗除去油污、锈斑疲劳层及不规则的毛刺，采用着色法探伤检测肉眼尚未发现的缺陷，一并处理。
②对于裂纹等缺陷，应用电弧气刨或角磨机磨光抛光，彻底消除缺陷，使之露出金属光泽表面为止。
③利用碳素墨汁或普通墨汁与胶体石墨和一定粘接剂的溶液，涂刷或喷敷在待修复面上，当用激光照射时，产生碳燃烧的烟雾和刺眼的光亮，证明待修复表面的吸收率可达到98%以上。
④用氢氧化钠、碳酸钨、硝酸钠各30g，再加合成洗涤剂0.75g，消除零件上金属碎屑及残余杂物。
2）对于修磨较光滑的表面，应适当进行粗化处理，可用磨光机打磨或电火花拉毛，以使粉末金属易于涂敷。
3）预热的温度根据修复件的材质而定，人字轴采用“FGM KM-1”粉末，无须预热。
4）合金粉末的配制。按结合层、过渡层、工作层、加工层成梯度采用浸熔法配制合金粉末。用ZX400焊机通过转换功率用J422焊条依次逐层进行熔敷，使合金（质量分数为56.3%）能综合掺入到基材金属（质量分数为43.7%）。各层厚度按设计尺寸控制。
5）按齿廓尺寸制作样板。
6）按样板粗磨出齿廓的形状。
7）将修好的齿轴和原有的未断齿的齿轴在人字齿轮机座上装配好，涂上红丹，研磨断齿齿廓，使啮合线达到齿轮啮合的技术要求。这对齿轮运转平稳和正常生产十分重要。
齿轴修复后运转正常，已生产出各类钢材90万t。停车检查齿轮轴轮齿跑合后的状况，齿面光洁，没有发现任何不良现象。
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