焊接材料的選擇34CrNi3Mo齒圈淬硬和裂紋傾向嚴(yán)重，已經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理，焊后不能進(jìn)行熱處理，且根據(jù)齒輪對材料的要求，補(bǔ)焊區(qū)域的材料強(qiáng)度和硬度值不能低于母材，故焊接材料采用等強(qiáng)度匹配低氫型焊條。熔合區(qū)是焊縫脆弱環(huán)節(jié)，該區(qū)域成分和組織形態(tài)直接影響接頭抗裂效果。若鎳Ni含量不高，該區(qū)出現(xiàn)的馬氏體組織將促進(jìn)裂紋在該區(qū)萌生和擴(kuò)展，大大消弱其抗冷裂效果，因此采用含鎳量高的焊條，才能進(jìn)一步保證焊縫安全。為了避免偏析可能造成的熱裂紋，焊接材料必須含一定量的Mn，且S、P含量要低。

　　綜合分析，考慮到缺陷的實(shí)際情況，決定采用化學(xué)成分和強(qiáng)度與母材相近的J857CrNi焊條施焊。J857CrNi是低氫鈉型藥皮的低合金高強(qiáng)度鋼焊條，焊縫擴(kuò)散氫極低，抗裂性能優(yōu)良，其熔敷金屬化學(xué)成分及力學(xué)性能如～4所列。

　　預(yù)熱和后熱溫度易淬硬鋼預(yù)熱的主要目的是為了改善組織并且降低硬度。預(yù)熱有效地降低了低溫階段的冷卻速度，使轉(zhuǎn)變后的馬氏體來得及進(jìn)行一次“自回火”，從而降低硬度，即預(yù)熱降低粗晶區(qū)硬度提高抗冷裂紋性能。由于該齒圈直徑和厚度較大，采用整體進(jìn)爐加熱的方式不利于防止裂紋的產(chǎn)生。因?yàn)楹缚p金屬周圍本身就處于復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)，齒圈加熱后直徑方向會受熱膨脹，在膨脹狀態(tài)下焊接，冷卻后收縮，會增加熱影響區(qū)應(yīng)力狀態(tài)的不確定性，增大裂紋的可能性，同時(shí)也會增大齒圈變形的可能性。加上齒圈本身已經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，不適宜整體進(jìn)爐，故應(yīng)該采用局部加熱進(jìn)行預(yù)熱。

　　預(yù)熱溫度有多種估算公式，按T=360×Ceq估算34CrNi3Mo的預(yù)熱溫度為270℃。而34CrNi3Mo鋼的Ms點(diǎn)大約是280℃，選取略高于Ms點(diǎn)溫度300℃進(jìn)行預(yù)熱。后熱的主要目的是為了消氫，可以忽略其改善組織的作用，為避免出現(xiàn)粗晶區(qū)二次硬化的現(xiàn)象，后熱溫度不能太低，采取焊后立即局部加熱到300℃的方式后熱。依據(jù)GB/T8539-2000《齒輪材料及熱處理檢驗(yàn)的一般規(guī)定》，在齒輪截面上，至1.2倍齒高深處的顯微組織以回火馬氏體為主，因此合理的預(yù)熱使焊縫區(qū)形成回火馬氏體組織正好符合產(chǎn)品要求。

　　焊接過程（1）用砂輪打磨溝槽根部和表面，使其圓滑過渡，不允許有尖角。（2）用丙酮和鋼絲刷清洗缺陷部位周圍殘留的探傷著色劑、油污及水等雜物。（3）采用煤氣對缺陷部位200mm范圍加熱，預(yù)熱溫度300℃，預(yù)熱時(shí)間控制在齒圈厚度方向溫度一致為準(zhǔn)。（4）選用φ3.2mm的J857CrNi低氫型焊條，并用小規(guī)范焊接電流90～100A快速施焊，焊條不做橫向擺動，直流反接。焊接前焊條應(yīng)在350℃下烘烤1～1.5h，力求隨烘隨用，或放在保溫桶內(nèi)保存。每道焊縫焊完后用鋼絲刷將焊渣清理干凈。

　　每處缺陷焊完后，立即用煤氣繼續(xù)對焊接區(qū)域加熱至300℃保溫2h以上進(jìn)行消氫處理，然后用小火（煤氣）加熱緩冷，最后加熱蓋上石棉緩冷。焊接結(jié)束冷卻后，補(bǔ)焊部位焊縫打磨平整，再次進(jìn)行著色探傷和超聲檢測（UltrasonicTesting，UT），沒有發(fā)現(xiàn)缺陷，齒圈尺寸也符合設(shè)計(jì)要求。因無法辨認(rèn)焊縫熱影響區(qū)，用粒度2000目的SiC砂紙將補(bǔ)焊區(qū)域打磨光滑，在焊接區(qū)域每間隔5mm多排多點(diǎn)均布隨機(jī)取點(diǎn)，測得硬度值為HB273351.

　　結(jié)論（1）大齒圈34CrNi3Mo鍛件調(diào)質(zhì)鋼缺陷的補(bǔ)焊，根據(jù)產(chǎn)品的具體結(jié)構(gòu)和要求綜合考慮選擇焊接材料、預(yù)熱方式和預(yù)熱溫度等，補(bǔ)焊后產(chǎn)品沒有發(fā)生變形。（2）34CrNi3Mo調(diào)質(zhì)鋼的預(yù)熱溫度選擇要以Ms點(diǎn)為基準(zhǔn)并結(jié)合經(jīng)驗(yàn)公式取300℃即可。后熱溫度根據(jù)后熱目的而定，消氫處理300℃就足夠。若后熱是為消除應(yīng)力需選更高溫度，但要低于調(diào)質(zhì)回火溫度。后熱要在焊后立即進(jìn)行。（3）采用J857CrNi焊條補(bǔ)焊后焊縫區(qū)沒有出現(xiàn)裂紋，焊縫區(qū)硬度為HB273351，符合產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求。