堆焊技术在模具修复与制造中得到广泛应用,带来了巨大的社会效益。模具通常要求内韧外硬,但如果在基体上直接堆焊强化层材料,存在基体与强化层连接质量较低的问题。本文通过使用添加合适过渡层的方式缓解了上述问题。但在采用特定技术和特定材料对模具钢进行过渡层堆焊时,不同的工艺参数对母材与堆焊层界面的组织、硬度及其整体力学性能产生的影响较大,而对其规律方面的研究较少。因此,本文从堆焊技术角度针对此类问题进行了研究。本文采用熔化极气体保护焊方法,首先进行了5CrNiMo堆焊过渡层材料RMD450与RMD535的工艺研究,并得出不同参数对其界面的组织、硬度以及整体力学性能的影响规律。其次进行了5CrNiMo直接堆焊覆层RMD650与分别添加过渡层材料RMD450与RMD535堆焊的对比研究,并确定了较为合适的过渡层材料。主要结论如下:5CrNiMo堆焊过渡层材料RMD450工艺研究发现,送丝速度对其堆焊界面组织及硬度的影响较堆焊电压明显,堆焊电压和送丝速度分别为32v和5m/min时堆焊效果最好。在此基础上进行的焊后热处理正交试验表明:回火温度对其界面组织、硬度及其整体力学性能的影响较回火时间大。当500℃回火不同时间时堆焊界面存在片状渗碳体,脱碳增碳现象较小,接头抗拉强度均较高但塑性均较差;当在650℃回火不同时间时界面渗碳体开始聚集并粗化,脱碳增碳明显,硬度较低,此时接头抗拉强度低及塑性较差。而在550℃回火时综合性能较为优异;而在此温度下随回火时间的延长界面硬度持续下降,接头抗拉强度略有增加,且断后延伸率先增加后降低,在4h时达到最大值,此时综合力学性能最为优异,故最合适回火参数为550×4h。对前述研究结论中影响较为明显的送丝速度、焊后不同回火温度及550℃回火不同时间三组参数依次进行了5CrNiMo堆焊过渡层材料RMD535工艺研究。结论表明,送丝速度同样在5m/min时焊缝外观成型质量及堆焊界面的组织、硬度最符合要求;此外,与焊态相比,500℃及550℃回火时对其堆焊界面组织、硬度及其整体力学性能的影响均不太明显,在550℃回火时综合性能稍好;在650℃回火时该界面硬度大幅下降,其整体力学性能较差;而在550℃时随回火时间的延长界面硬度变化不大,其接头抗拉强度逐渐增加,但断后延伸率呈先增加后降低趋势,在4h时达到最大值。因此同样是550℃×4h回火工艺最为合适。根据所有工艺研究结论选取32v、5m/min、550℃x4h这组堆焊界面组织性能较为优异的参数,进行了5CrNiMo直接堆焊覆层RMD650与分别添加RMD450与RMD535过渡层的对比研究。当5CrNiMo直接堆焊覆层时在靠熔合线母材侧发生明显的碳迁移,且在堆焊界面较容易产生脆硬马氏体,5CrNiMo到覆层的成分梯度和硬度梯度变化过大,其接头抗拉强度较小。分别添加上述两种过渡层材料堆焊后硬度梯度和成分梯度均得到明显减缓,且各堆焊界面结合良好,抗拉强度均有所提高。而5CrNiMo+过渡层RMD535+覆层RMD650能较好实现组织、性能及化学成分的合理过渡,各界面无明显的脱碳层出现且能在高温下较长时间使用,故采用过渡层材料RMD535能在一定程度上成功实现5CrNiMo、过渡层及覆层的高质量连接。