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镍基合金具有优异的高温性能和卓越的耐蚀性能,在航空航天、核电、石油化工等领域获得了广泛的应用。通过堆焊技术在钢部件表面堆焊一层镍基合金能够大大提高该组件的高温和耐腐蚀性能,扩大其应用领域和场合。然而,采用传统的弧焊技术堆焊镍基合金,由于热输入较高,易导致大的应力变形及裂纹缺陷产生,因此研究镍基合金低热输入电弧堆焊工艺及性能具有重要意义。本文采用低热输入的冷金属过渡（CMT）和等离子弧（Plasma）作为堆焊热源,在304不锈钢表面堆焊Inconel625合金,研究工艺参数对堆焊层成形特征的影响规律,并分析低热输入堆焊层的组织特征、硬度分布及结合性能。CMT和Plasma低热输入堆焊Inconel625合金都能够获得成形美观和铺展良好的堆焊层。采用干伸长为15 mm、热输入为4.5 kJ/cm、焊接倾角为60°时CMT堆焊成形较好,而Plasma堆焊采用热输入为12.3 kJ/cm、送丝速度为3.5 m/min时能够获得成形良好的堆焊层。CMT堆焊层只有在更高的热输入下才能获得较好的铺展性,但其稀释率变化不大,而Plasma堆焊随着热输入的增加铺展性变好,且稀释率明显增加。建立CMT和Plasma堆焊工艺参数与稀释率的多元线性回归方程分别为:YCMT=-1.10328-6.6187X1+1.6387X2-0.04748X3,YPlasma=6.22935+0.00108X2-9.0366X4。Inconel625镍基合金CMT和Plasma堆焊层组织都由柱状晶和柱状枝晶组成,且热输入低时组织细化。堆焊层微观组织都是由γ-Ni基体相和NbC组成,其中,NbC呈细小颗粒状或条状,沿柱状晶界分布,且在较低热输入下其尺寸约为0.6μm。CMT和Plasma堆焊层Ni、Cr和Mo元素分布均较均匀,而C、Nb和Fe元素呈现明显的晶界偏聚,另外,Fe,Ni和Mo三种元素从基材过渡到堆焊层的熔合区波动较大。CMT和Plasma堆焊层硬度均值分别为266 HV和265 HV,且均大于基体的硬度值,在熔合区位置硬度值最高,约为280 HV。CMT堆焊层与304基体结合界面拉剪强度为602 MPa,而Plasma堆焊的拉剪强度为705 MPa。CMT和Plasma堆焊试样拉剪试样断口形貌呈现韧性和脆性混合断口特征,断裂方式以准解理断裂为主。不同热输入下CMT堆焊层均从结合界面处断裂,而Plasma堆焊具有从结合界面处和堆焊层断裂两种形式。综上所述,采用旁轴送丝Plasma堆焊Inconel625镍基合金可获得铺展性好,稀释率高及界面结合强度高的堆焊层。