專利名稱：高抗裂耐磨高鉻鑄鐵型堆焊藥芯焊絲的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
屬于材料加工工程中的焊接領(lǐng)域，該發(fā)明主要應用于承受高應力、高沖擊磨損部件如鋼廠磨煤輥、水泥磨盤、破碎機錘頭、冷(熱)軋棍等的堆焊修復。
背景技術(shù)：
我國目前在礦山、建材和電力行業(yè)中，每年因磨耗損失鋼材約80萬噸，提高材料的抗磨損性能，降低磨耗是生產(chǎn)部門期待解決重要任務。
高鉻鑄鐵是是繼普通白口鑄鐵、高錳鋼、鎳硬鑄鐵之后出現(xiàn)的當前性能最好的耐磨材料之一。自八十年代開始在我國應用，由于組織中含有理想的M7C3型碳化物，與其它白口鐵相比，顯示出有良好的耐磨性和綜合力學性能，因此被廣泛地應用在低應力和磨料磨損領(lǐng)域中。但是，因合金用量多，它仍屬于脆性材料，在使用過程中，尤其是在高應力、高沖擊的工況下，部件常出現(xiàn)斷裂、破碎等現(xiàn)象，限制了它的使用范圍。
目前所用的高鉻鑄鐵型堆焊藥芯焊絲多為英國合金焊接公司(Welding-Alloys，簡稱WA公司)進口，此種堆焊藥芯焊絲開裂嚴重，在20mm長的焊縫上分布著十多道橫向裂紋，當堆焊多層時，由于殘余應力的累積，開裂情況更加嚴重，裂紋從堆焊層表面一直裂到堆焊層底部，當受到高應力或高沖擊載荷時，堆焊金屬將會沿裂紋處斷裂，剝落。
在試驗研究中發(fā)現(xiàn)，釩能顯著細化高鉻鑄鐵組織的晶粒，強韌化作用大，且釩的碳化物極硬，其顯微硬度達Hv2800，并彌撒分布于基體中，不僅對基體起到強韌化、保護的作用，還和M7C3一道成為堆焊層中的耐磨硬質(zhì)相，使堆焊層的抗裂性和耐磨性都得到了明顯的改善。
本發(fā)明所要解決的問題是所研發(fā)的高鉻鑄鐵型堆焊焊絲，堆焊金屬具有高硬度、高耐磨、高抗裂的特征。運用該焊絲堆焊修復的部件可在低應力、高應力、高沖擊等絕大多數(shù)磨損狀況下使用，大大提高高鉻鑄鐵的應用范圍。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所提供的高抗裂、耐高沖擊高鉻鑄鐵型堆焊藥芯焊絲，其特征在于，所述的藥芯成分質(zhì)量百分含量范圍如下43～70％碳化鉻，10～25％釩鐵，1～5％75#硅鐵，3～8％金屬錳，1～3％鋁鎂合金，2～5％硼鐵，2～6％鈦鐵，1～5％鈮鐵，2～8％鉬鐵。
其中各成分作用及含量如下碳化鉻向焊縫金屬過渡合金元素。質(zhì)量百分含量為43～72％。
釩鐵其成分為50％V，05％C，2％Si，0.8％Al，余為Fe。向焊縫金屬過渡合金元素，細化晶粒，強韌化堆焊合金。質(zhì)量百分含量為10～25％。
75#硅鐵即FeSi75，其中含Si 74.0-80.0％，C為0.1％，余為Fe。向焊縫金屬過渡合金元素，脫氧。質(zhì)量百分含量為1～5％。
金屬錳向焊縫金屬過渡合金元素，脫氧，形成保護氣氛。質(zhì)量百分含量為3～8％。
鋁鎂合金其成分為鋁∶鎂為3∶2的合金粉末。脫氧、脫氮。質(zhì)量百分含量為1～3％。
硼鐵其成分為17-19％B，0.5％C，4％Si，0.5％Al，余為Fe。向焊縫金屬過渡合金元素。質(zhì)量百分含量為2～5％。
鈦鐵其成分為25-35％Ti，8.5％Al，5％Si，2.5％Mn，余為Fe。脫氧，脫氮，細化晶粒，提高韌性。質(zhì)量百分含量為2～6％。
鈮鐵其成分為70％Nb，5％Al，.5％Si，余為Fe。向焊縫金屬過渡合金元素。質(zhì)量百分含量為1～5％。
鉬鐵其成分為50％Mo，3％Si，余為Fe，向焊縫金屬過渡合金元素。質(zhì)量百分含量為2～8％。
本發(fā)明的制備方法采用現(xiàn)有技術(shù)，包括以下步驟1、將鋼帶軋制成U形，再向U形槽中加入占本發(fā)明焊絲總重的30-50％的本發(fā)明粉芯；2、將U形槽合口，使粉芯包裹其中，通過拉絲模，逐道拉拔、減徑，最后使其直徑達到2.4mm-3.2mm，得到最終產(chǎn)品。


圖1藥芯焊絲成形工藝示意圖具體實施方式
所有實施例焊絲都是由昆明重工生產(chǎn)的“FCWM50”藥芯焊絲成型機制出1.選用10×0.3(寬度為10mm，厚度為0.3mm)的H08A冷軋鋼帶。先將其軋成U形。取碳化鉻43克、釩鐵23克、75#硅鐵5克、金屬錳6克、鋁鎂合金3克、硼鐵5克、鈦鐵5克、鈮鐵4克、鉬鐵6克。(所取粉末的粒度為能通過120目的篩子)。將所取各種粉末放入混粉機內(nèi)混合10分鐘，然后將混合粉末加入U形的H08A冷軋鋼帶槽中，填充率為30％。將U形槽合口，使藥粉包裹其中。然后使其分別通過直徑為4.2mm、3.6mm、3.4mm、3.15mm、2.95mm、2.8mm、2.6mm、2.4mm的拉絲模，逐道拉拔、減徑，最后使其直徑達到2.4mm。堆焊三層，焊接電流320～380A，焊接電壓26～30V，焊接速度25厘米/分鐘。層間溫度控制在100～200℃。堆焊層熔敷金屬硬度、相對耐磨性、沖擊韌性值及WA高鉻鑄鐵型堆焊藥芯焊絲各對應指標性能見表1。
2.選用12×0.4(寬度為12mm，厚度為0.4mm)的H08A冷軋鋼帶。先將其軋成U形。取碳化鉻50克、釩鐵25克、75#硅鐵2克、金屬錳8克、鋁鎂合金2克、硼鐵2克、鈦鐵2克、鈮鐵1克、鉬鐵8克。(所取粉末的粒度為能通過80目的篩子)。將所取各種粉末放入混粉機內(nèi)混合10分鐘，然后將混合粉末加入U形的H08A冷軋鋼帶槽中，填充率為35％。將U形槽合口，使藥粉包裹其中。然后使其分別通過直徑為4.2mm、3.6mm、3.4mm、3.15mm、2.95mm、2.8mm的拉絲模，逐道拉拔、減徑，最后使其直徑達到2.8mm。堆焊三層，焊接電流320～380A，焊接電壓26～30V，焊接速度25厘米/分鐘。層間溫度控制在100～200℃。堆焊層熔敷金屬硬度、相對耐磨性、沖擊韌性值及WA高鉻鑄鐵型堆焊藥芯焊絲各對應指標性能見表1。
3.選用14×0.5(寬度為14mm，厚度為0.5mm)的H08A冷軋鋼帶。先將其軋成U形。取碳化鉻68克、釩鐵10克、75#硅鐵1克、金屬錳3克、鋁鎂合金1克、硼鐵4克、鈦鐵6克、鈮鐵5克、鉬鐵2克。(所取粉末的粒度為能通過40目的篩子)。將所取各種粉末放入混粉機內(nèi)混合10分鐘，然后將混合粉末加入U形的H08A冷軋鋼帶槽中，填充率為40％。將U形槽合口，使藥粉包裹其中。然后使其分別通過直徑為4.2mm、3.6mm、3.4mm、3.15mm、3.0mm的拉絲模，逐道拉拔、減徑，最后使其直徑達到3.0mm。堆焊三層，焊接電流320～380A，焊接電壓26～30V，焊接速度25厘米/分鐘。層間溫度控制在100～200℃。堆焊層熔敷金屬硬度、相對耐磨性、沖擊韌性值及WA高鉻鑄鐵型堆焊藥芯焊絲各對應指標性能見表1。
4.選用16×0.6(寬度為16mm，厚度為0.6mm)的H08A冷軋鋼帶。先將其軋成U形。取碳化鉻70克、釩鐵11克、75#硅鐵3克、金屬錳4克、鋁鎂合金1克、硼鐵3克、鈦鐵3克、鈮鐵2克、鉬鐵3克。(所取粉末的粒度為能通過20目的篩子)。將所取各種粉末放入混粉機內(nèi)混合10分鐘，然后將混合粉末加入U形的H08A冷軋鋼帶槽中，填充率為50％。將U形槽合口，使藥粉包裹其中。然后使其分別通過直徑為4.2mm、3.6mm、3..4mm、3.2mm的拉絲模，逐道拉拔、減徑，最后使其直徑達到3.2mm。堆焊三層，焊接電流320～380A，焊接電壓26～30V，焊接速度25厘米/分鐘。層間溫度控制在100～200℃。堆焊層熔敷金屬硬度、相對耐磨性、沖擊韌性值及WA高鉻鑄鐵型堆焊藥芯焊絲各對應指標性能見表1。
表1所打硬度采用HR-150A洛氏硬度機，載荷為150kg，對每一堆焊層取六點打硬度，最后得到該焊絲堆焊層的平均洛氏硬度值。
磨損試驗采用MLS-225磨損試驗機進行試驗。
在堆焊層中取六個57×25×5mm磨損試樣，磨損試驗時，試驗參數(shù)如下橡膠輪轉(zhuǎn)速240轉(zhuǎn)/分，橡膠輪直徑178mm，橡膠輪硬度60(邵爾硬度)，載荷10Kg，磨損時間250s，橡膠輪轉(zhuǎn)數(shù)約1000轉(zhuǎn)，磨料40～70目的石英砂。材料的耐磨性能用磨損的失重量來衡量。在試驗前、后，將試件放入盛有丙酮溶液的燒杯中，在超聲波清洗儀中清洗3～5分鐘，試驗時用Q235鋼作為對比，對比件失重量與測量件失重量之比作為該試樣的相對耐磨性。

沖擊韌性試驗應用20×20×110mm的沖擊試樣，跨距70mm，作沖擊對比試驗。
表1各實施例堆焊層熔敷金屬的硬度HRC、相對耐磨性及沖擊值

如表1所示，所研發(fā)的堆焊焊絲熔敷金屬硬度高，HRC＞55，耐磨性好，其相對耐磨性為Q235鋼的18倍以上，高于WA公司同類型產(chǎn)品HARDFACE HC產(chǎn)品；沖擊值韌性高，沖擊值＞20J/cm2，高出WA公司HARDFACE HC堆焊合金兩倍以上，因此，此種高鉻鑄鐵型堆焊合金的使用范圍比普通高鉻鑄鐵廣，安全系數(shù)大。
權(quán)利要求
1.一種高抗裂耐磨高鉻鑄鐵型堆焊藥芯焊絲，其特征在于，所述的藥芯成分質(zhì)量百分含量范圍如下43～70％碳化鉻，10～25％釩鐵，1～5％75#硅鐵，3～8％金屬錳，1～3％鋁鎂合金，2～5％硼鐵，2～6％鈦鐵，1～5％鈮鐵，2～8％鉬鐵。
全文摘要
本發(fā)明屬于材料加工工程中的焊接領(lǐng)域，應用于承受高應力、高沖擊磨損部件如鋼廠磨煤輥、水泥磨盤、破碎機錘頭、冷(熱)軋棍等的堆焊修復。目前所用的高鉻鑄鐵型堆焊藥芯焊絲多為英國合金焊接(WA)公司進口，此種堆焊藥芯焊絲開裂嚴重，當堆焊多層時，開裂情況更加嚴重，當受到高應力或高沖擊載荷時，堆焊金屬將會沿裂紋處斷裂，剝落。本發(fā)明特征在于，所述的藥芯成分質(zhì)量百分含量范圍如下43～70％碳化鉻，10～25％釩鐵，1～5％7文檔編號B23K35/22GK1775454SQ200510127968
公開日2006年5月24日 申請日期2005年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月9日
發(fā)明者栗卓新, 蔣旻, 蔣建敏, 賀定勇, 魏琪, 史耀武, 王英杰 申請人:北京工業(yè)大學