專利名稱：高硬度鐵素體不銹鋼耐磨堆焊藥芯焊絲的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金屬堆焊材料，特別涉及一種用于耐磨粒磨損和耐腐蝕要求的零部件的 堆焊制造或者修復(fù)，以提高設(shè)備使用壽命的高硬度鐵素體不銹鋼耐磨堆焊藥芯焊絲。
背景技術(shù)：
在焊接生產(chǎn)作業(yè)中，常要求對一些表面耐磨性差、表面磨損或者局部區(qū)域破損的零部件 表面進(jìn)行堆焊制造或者修復(fù)。以渣、氣或者渣氣聯(lián)合保護(hù)方式，在機(jī)械零件表面堆焊一層耐 磨、耐熱或者耐腐蝕等金屬層，賦予表面以特殊的性能，這項(xiàng)工藝已經(jīng)為不少企業(yè)采用。所 用的焊接材料有藥皮焊條、實(shí)心焊絲和藥芯焊絲，其中藥皮焊條堆焊具有操作簡單、靈活方 便等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是效率低；實(shí)心焊絲剛性強(qiáng)、工藝性能好，但過渡的合金元素量有限；藥芯 焊絲成分調(diào)節(jié)極為方便，根據(jù)需要可獲得所需成分的堆焊合金，且以埋弧或氣保護(hù)方式焊接 具有熔敷效率高，更適合于企業(yè)生產(chǎn)。如國內(nèi)鋼鐵企業(yè)修復(fù)軋輥所用的實(shí)芯焊絲H25Cr3Mo2MnV 仍存在耐磨性不足的問題，而國內(nèi)外所研制的藥芯焊絲合金系統(tǒng)多以Cr-Mo、 Cr-Mo-V、 Cr-Mo-W-V、 Cr-Ni-Mo-V、 Cr-Mo-W-V-Nb為主。耐磨性和耐腐蝕性均較好的高鉻鑄鐵，如以 藥芯焊絲形式供貨，由于埋弧堆焊時焊縫熱輸入量大，所形成的碳化物過于粗大，堆焊合金 韌性差，即使采用預(yù)熱和焊后熱處理等減小應(yīng)力方式，埋弧堆焊時仍易開裂，這使得企業(yè)的 生產(chǎn)效率較低，能源消耗大。多數(shù)小型企業(yè)采用其焊條手工堆焊操作，生產(chǎn)效率低，制造和 修復(fù)成本高。另外，沿海地區(qū)、熱電廠和部分化工車間等大氣環(huán)境中含有大量的腐蝕性離子 (如C1—、 H+)以及S02、 S03氣體，對設(shè)備上的耐磨零件腐蝕很大，鐵素體不銹鋼雖具有優(yōu) 良的耐腐蝕性，但耐磨性差。堆焊合金的耐磨性主要與其顯微組織中的硬質(zhì)相，如碳化物的 形狀和數(shù)量相關(guān)，而韌性則取決于基體組織。廣大的生產(chǎn)企業(yè)迫切需要一種具有良好的耐磨 性、耐腐蝕性和抗裂性的堆焊藥芯焊絲，以滿足零部件的堆焊制造或者修復(fù)需要。發(fā)明內(nèi)容針對上述情況，本發(fā)明的目的在于提供一種高硬度鐵素體不銹鋼耐磨堆焊藥芯焊絲，該 堆焊藥芯焊絲中加入高含量的釩鐵和適量的碳化鎢、碳化硼等合金粉末，改變現(xiàn)有鐵素體不銹鋼堆焊合金的顯微組織，使原沿晶界分布的網(wǎng)狀碳化物變?yōu)閿嗬m(xù)的條狀或粒狀碳化物，達(dá) 到既具有優(yōu)良的耐磨性、耐腐蝕性，又具有良好的抗裂性，且堆焊時無需預(yù)熱也不產(chǎn)生裂紋。 為實(shí)現(xiàn)上述目的， 一種高硬度鐵素體不銹鋼耐磨堆焊藥芯焊絲，以低碳鋼H08A冷軋薄鋼帶為外層包皮，且于包皮內(nèi)配以石墨、金屬和合金粉末構(gòu)成粉芯，所述粉芯各組份的重量百 分含量范圍為高碳鉻鐵50 75%釩鐵10 16%鈦鐵6 10%碳化鉤2 10%鎳粉2 3%銀片石墨1. 5~2. 5%碳化硼1 3. 5%鋁鎂粉1 2%金屬鉻0~10%還原鐵粉余量粉芯填充率為46 50%。其進(jìn)一步的優(yōu)化措施是所述粉芯較優(yōu)組成中各組份的重高碳鉻鐵50%釩鐵16%鈦鐵10%碳化鎢2%鎳粉3%銀片石墨1.5%碳化硼3. 5%鋁鎂粉2%金屬鉻3%還原鐵粉余量粉芯填充率為50%。所述粉芯較優(yōu)組成中各組份的重量百分含量為:高碳鉻鐵 60% 釩鐵 12%鈦鐵 6%碳化鎢 鎳粉銀片石墨碳化硼鋁鎂粉金屬鉻還原鐵粉粉芯填充率為6%2.5%2% 2% 2% 6%49%。所述粉芯較優(yōu)組成中各組份的重量百分含量為:高碳鉻鐵釩鐵鈦鐵碳化鉤鎳粉銀片石墨碳化硼鋁鎂粉還原鐵粉粉芯填充率為75% 10%6%2%2%2. 5%1% 1%46%。所述粉芯較優(yōu)組成中各組份的重量百分含量為:高碳鉻鐵50%釩鐵12%鈦鐵8%碳化鎢4%鎳粉3%銀片石墨1.5%碳化硼3. 5%鋁鎂粉2%金屬鉻10%還原鐵粉余量粉芯填充率為47. 5%。所述粉芯較優(yōu)組成中各組份的重量百分含量為高碳鉻鐵55%釩鐵10%鈦鐵8%碳化鎢10%鎳粉2%銀片石墨2.5%碳化硼2%鋁鎂粉2%還原鐵粉余量粉芯填充率為50%。所述粉芯各組份的組成粉末含量要求為高碳鉻鐵含鉻量為63 75%、含碳量為4%，金屬鉻含鉻量不低于99%，鎳粉含鎳量不低于99%，釩鐵的含釩量50 52%，銀片石墨含碳量不 低于98%，鈦鐵含鈦量為25 35%,還原鐵粉含鐵量不低于98%。所述粉芯各組份的組成粉末全部過60目篩。本發(fā)明采用在堆焊藥芯焊絲中加入高含量的釩鐵和適量的碳化鎢、碳化硼等合金粉末， 利用大量碳化釩彌散析出以及碳化鎢、碳化硼等硬質(zhì)相強(qiáng)化鐵素體組織，并使原來高碳高鉻 不銹鋼藥芯焊絲沿晶界分布的網(wǎng)狀碳化物變?yōu)閿嗬m(xù)的條狀或粒狀碳化物的技術(shù)方案，改變了 現(xiàn)有鐵素體不銹鋼耐磨藥芯焊絲堆焊合金的顯微組織，克服了其耐磨性差的缺點(diǎn)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果(i) 耐磨堆焊藥芯焊絲熔敷金屬的硬度高，為59.5 63.5HRC，兼具良好的耐磨性和耐腐蝕性，延長了工件的使用壽命。(ii) 耐磨堆焊藥芯焊絲熔敷金屬具有良好的抗裂性，工件不預(yù)熱不產(chǎn)生裂紋，能耗小，操作簡便，勞動條件好。(iii) 耐磨堆焊藥芯焊絲金屬具有良好的脫渣性，焊渣自動翹起脫落，表面光滑，無粘 渣等缺陷。(iv) 耐磨堆焊藥芯焊絲組份，其顯著特征是沒有加入其它藥芯焊絲或者堆焊焊條藥皮 所具有的鉬鐵、錳鐵和鈮鐵等組份，而是加入了大量的釩鐵和適量的鋁鎂粉，且以碳化硼(B4C)而非硼鐵形式加入，釩鐵比鉬鐵和鈮鐵價格便宜，經(jīng)濟(jì)實(shí)用性強(qiáng)。(v)顯微組織不同，本發(fā)明耐磨堆焊藥芯焊絲堆焊的顯微組織是大量的鐵素體+沿晶 界斷續(xù)分布的條狀或粒狀碳化物和晶內(nèi)大量彌散分布的碳化物質(zhì)點(diǎn)，而非通常的高碳馬氏體 組織+粗大的網(wǎng)狀或者魚骨狀碳化物，因而韌性更好。本發(fā)明廣泛應(yīng)用于要求耐磨粒磨損和耐腐蝕性要求的零部件的堆焊制造或者修復(fù)，如沿 海地區(qū)、熱電廠等露天環(huán)境下運(yùn)行的攪拌機(jī)葉片、破碎機(jī)錘頭、挖掘機(jī)、挖泥船的斗齒以及 造紙廠的軋輥等。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1制作時按粉芯的組成配比要求稱取石墨、金屬和合金粉末，所有粉末全部過60目篩。耐磨堆焊藥芯焊絲在天津三英焊業(yè)有限公司制造的YHZ-1藥芯焊絲成型機(jī)制備成型。耐磨堆焊藥芯焊絲外層包皮為H08A冷軋鋼帶(寬度16mmX厚度0.36mm，以下同)，包皮內(nèi)配以石墨、金屬和合金粉末構(gòu)成粉芯，該粉芯的組成(重量百分比)為高碳鉻鐵50%、釩鐵16%、鈦鐵10%、碳化鎢2%、鎳粉3%、銀片石墨1.5%、碳化硼3.5%、鋁鎂粉2%、金屬鉻3%、其余為還原鐵粉。粉芯填充率為50%。粉芯的各組份攪拌均勻后軋制為04.2藥芯焊絲，再依次拉拔減徑為①4.0、①3.8，直至①3.6焊絲。在90X70X16mm的試板(A3鋼)上，耐磨堆焊藥芯焊絲用交流埋弧焊機(jī)MZ-1000堆焊三層，工藝參數(shù)如表l所示，焊劑HJ260，焊后焊渣自動脫落，焊縫表面光潔，無粘渣、裂紋和氣孔等缺陷。將堆焊試樣用線切割技術(shù)加工制備為57X25. 5X6mm耐磨性試樣，并用HR-150洛氏硬度計(jì)測試其表面硬度。表1耐磨堆焊藥芯焊絲埋弧堆焊工藝參數(shù)焊接極性電流(I)電壓(v)焊絲干伸焊接速度層溫(。c)焊后狀態(tài)長(mnO(m/h)直流反接32025 3525 4022 30150 300空冷邵爾硬度60,所加砝碼重2. 5Kg，橡膠輪轉(zhuǎn)速240r/min,砂漿比例為1500g石英砂(40 60 目)配1000g水。試樣先預(yù)磨1000轉(zhuǎn)，沖洗干凈，吹干，稱初重Mo,然后正式試驗(yàn)1000轉(zhuǎn)后 清洗吹干，稱重Mu (Mo-Mj即為試樣磨損絕對失重量AM。以對比試?yán)?堆焊試樣為標(biāo)準(zhǔn)試樣， 相對磨損系數(shù)e =標(biāo)準(zhǔn)試樣絕對失重量/試樣絕對失重量，試驗(yàn)結(jié)果見表2。 實(shí)施例2制作時按粉芯的組成配比要求稱取石墨、金屬和合金粉末，所有粉末全部過60目篩。耐磨堆悍藥芯焊絲在天津三英焊業(yè)有限公司制造的YHZ-1藥芯焊絲成型機(jī)制備成型。耐磨堆焊 藥芯焊絲外層包皮為H08A冷軋鋼帶(16mmX0.36mm)，包皮內(nèi)配以石墨、金屬和合金粉末構(gòu) 成粉芯，該粉芯的組成(重量百分比)為高碳鉻鐵60%、釩鐵12%、鈦鐵6%、碳化鴿6%、 鎳粉2.5%、銀片石墨2%、碳化硼2%、鋁鎂粉2%、金屬鉻6%、其余為還原鐵粉。粉芯填充率 為49%。粉芯的各組份攪拌均勻后軋制為04.2藥芯焊絲，再依次拉拔減徑為04.0、 $3.8， 直至①3.6焊絲。其余內(nèi)容同實(shí)施例l。實(shí)施例3制作時按粉芯的組成配比要求稱取石墨、金屬和合金粉末，所有粉末全部過60目篩。藥 芯焊絲在天津三英焊業(yè)有限公司制造的YHZ-1藥芯焊絲成型機(jī)制備成型。藥芯焊絲外層包皮 為H08A冷軋鋼帶(16mmX0.36mm)，包皮內(nèi)配以石墨、金屬和合金粉末構(gòu)成粉芯，該粉芯的 組成(重量百分比)為高碳鉻鐵75%、釩鐵10%、鈦鐵6%、碳化鎢2%、鎳粉2%、銀片石墨 2.5%、碳化硼1%、鋁鎂粉1%、其余為還原鐵粉。粉芯填充率為46%。粉芯的各組份攪拌均勻 后軋制為①4.2藥芯焊絲，再依次拉拔減徑為①4.0、 。3.8，直至①3.6焊絲。其余內(nèi)容同實(shí)施例l。實(shí)施例4制作時按粉芯的組成配比要求稱取石墨、金屬和合金粉末，所有粉末全部過60目篩。藥 芯焊絲在天津三英焊業(yè)有限公司制造的YHZ-1藥芯焊絲成型機(jī)制備成型。藥芯焊絲外層包皮 為H08A冷軋鋼帶(16mmX0.5mm)，包皮內(nèi)配以石墨、金屬和合金粉末構(gòu)成粉芯，該粉芯的組 成(重量百分比)為高碳鉻鐵50%、釩鐵12%、鈦鐵8%、碳化鎢4%、鎳粉3%、銀片石墨 1.5%、碳化硼3.5%、鋁鎂粉2%、金屬絡(luò)10%、其余為還原鐵粉。粉芯填充率為47.5%。粉芯 的各組份攪拌均勻后軋制為①4.2藥芯焊絲，再依次拉拔減徑為04.0、 0>3.8，直至cD3.6 焊絲。其余內(nèi)容同實(shí)施例l。實(shí)施例5制作時按粉芯的組成配比要求稱取石墨、金屬和合金粉末，所有粉末全部過60目篩。藥 芯焊絲在天津三英焊業(yè)有限公司制造的YHZ-1藥芯焊絲成型機(jī)制備成型。藥芯焊絲外層包皮 為H08A冷軋鋼帶(16X0.4誦)，包皮內(nèi)配以石墨、金屬和合金粉末構(gòu)成粉芯，該粉芯的組成 (重量百分比)為高碳鉻鐵55%、釩鐵10%、鈦鐵8%、碳化鎢10%、鎳粉2%、銀片石墨2. 5%、 碳化硼2%、鋁鎂粉2%、其余為還原鐵粉。粉芯填充率為50%。粉芯的各組份攪拌均勻后軋制圖像處理模塊1025可以包括允許用戶執(zhí)行下列任務(wù)的違規(guī)復(fù) 查應(yīng)用(1 )檢查車道交易條目和圖像/傳感器文件之間的關(guān)聯(lián)或 匹配；(2)根據(jù)需要調(diào)整該匹配(包括根據(jù)需要人工插入占位符)；(3)基于計(jì)時和圖像內(nèi)容確認(rèn)車道交易條目和圖像/傳感器文件的 正確匹配；(4)人工規(guī)定違規(guī)的圖像/傳感器文件；(5)輸入違規(guī) 車輛或所有者與該違規(guī)車輛相關(guān)聯(lián)的實(shí)體的識別信息；以及(6)規(guī) 定違規(guī)交易的部署和部署理由。


圖17示出了示例性的用戶界面1700,其列出了對應(yīng)于圖11 的交易條目和圖12的圖像/傳感器文件的十個交易的已匹配交易條 目。用戶界面1700包括每個已匹配的交易條目-圖像/傳感器文件對 的已匹配交易條目。
示例性的已匹配交易條目1710包括車道標(biāo)識符1715 (例如，"15 3738" ) /車道交易時間戳1720 (例如，"4:30:39")、匹配 圖像時間戳1725 (例如，"4:30:34")、交易類型1730 (例如，"STDAVI")、交易說明1735 (例如，如果該交易不是違規(guī)，則空 白)；交易部署1740 (例如，如果該交易不是違規(guī)，則空白)；根 據(jù)車道交易時間戳的上次交易和當(dāng)前交易之間的時間間隔17 4 5 (例 如，"2"秒)，和根據(jù)匹配圖像時間戳的上次交易和當(dāng)前交易之間 的時間間隔1750(例如，"2"秒)。
用戶界面1700可以被配置成包括可選擇的按鈕、圖標(biāo)或其他 界面元件(未示出)以生成圖表，該圖表示出一個或多個已匹配對 的圖像/傳感器文件時間戳和交易條目時間戳之間的時間戳偏差。例 如，圖18示出了柱狀圖的例子1800，其被配置用于指示一個交易的 車道交易時間戳和相同交易的相應(yīng)圖像/傳感器文件的時間戳之間 的時間差。如果該時間差超過預(yù)定閾值，舉例來說，例如一秒，則 該交易可以被認(rèn)為不怎么匹配、可疑和/或異常。柱狀圖1800示出 標(biāo)示為"交易4"的交易的時間戳差值大于一秒，并且因此可能被認(rèn)為異常。
諸如柱狀圖1800之類的柱狀圖特別有用，它們允許用戶迅速
權(quán)利要求
1、一種高硬度鐵素體不銹鋼耐磨堆焊藥芯焊絲，其特征在于以低碳鋼H08A冷軋薄鋼帶為外層包皮，且于包皮內(nèi)配以石墨、金屬和合金粉末構(gòu)成粉芯，所述粉芯各組份的重量百分含量范圍為高碳鉻鐵50～75％釩鐵10～16％鈦鐵6～10％碳化鎢 2～10％鎳粉2～3％銀片石墨1.5～2.5％碳化硼 1～3.5％鋁鎂粉 1～2％金屬鉻 0～10％還原鐵粉余量粉芯填充率為46～50％。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的高硬度鐵素體不銹鋼耐磨堆焊藥芯焊絲，其特征在于所述粉芯較優(yōu)組成中各組份的重量百分含量為高碳鉻鐵 50% 釩鐵 16%鈦鐵 10%碳化鶴 2%鎳粉 3%銀片石墨 1.5%碳化硼 3.5%鋁鎂粉 2%金屬鉻 3%還原鐵粉 余量粉芯填充率為 50%。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高硬度鐵素體不銹鋼耐磨堆焊藥芯焊絲，其特征在于所述粉芯 較優(yōu)組成中各組份的重量百分含量為3. 高碳鉻鐵60%釩鐵12%鈦鐵6%碳化鎢6%鎳粉2. 5%銀片石墨2%碳化硼2%鋁鎂粉2%金屬鉻6%還原鐵粉余量粉芯填充率為49%。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高硬度鐵素體不銹鋼耐磨堆焊藥芯焊絲，其特征在于所述粉芯 較優(yōu)組成中各組份的重量百分含量為高碳鉻鐵 75% 釩鐵 10% 鈦鐵 6% 碳化鉤 2% 鎳粉 2% 銀片石墨 2.5%碳化硼 1% 鋁鎂粉 1% 還原鐵粉 余量 粉芯填充率為 46%。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的高硬度鐵素體不銹鋼耐磨堆焊藥芯焊絲，其特征在于所述粉芯 較優(yōu)組成中各組份的重量百分含量為高碳鉻鐵釩鐵鈦鐵碳化鎢鎳粉50%12%8%4%3%銀片石墨 1.5% 碳化硼 3.5%鋁鎂粉 2% 金屬鉻 10% 還原鐵粉 余量 粉芯填充率為 47.5%。
6、根據(jù)權(quán)利要求l所述的高硬度鐵素體不銹鋼耐磨堆焊藥芯焊絲，其特征在于所述粉芯 較優(yōu)組成中各組份的重量百分含量為高碳鉻鐵55%釩鐵10%鈦鐵8%丄U70鎳粉2%銀片石墨2. 5%碳化硼2%鋁鎂粉2%還原鐵粉余量粉芯填充率為50%。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高硬度鐵素體不銹鋼耐磨堆焊藥芯焊絲，其特征在于所述粉芯 各組份的組成粉末含量要求為高碳鉻鐵含鉻量為63 75%、含碳量為4%，金屬鉻含鉻量不 低于99%,鎳粉含鎳量不低于9諷，釩鐵的含釩量50 52%，銀片石墨含碳量不低于98%，鈦 鐵含鈦量為25 35%，還原鐵粉含鐵量不低于98%。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1-7所述的高硬度鐵素體不銹鋼耐磨堆焊藥芯焊絲，其特征在于所述粉 芯各組份的組成粉末全部過60目篩。
全文摘要
一種高硬度鐵素體不銹鋼耐磨藥芯焊絲，以低碳鋼H08A冷軋薄鋼帶為外層包皮，且于包皮內(nèi)配以石墨、金屬和合金粉末構(gòu)成粉芯，該粉芯各組份的重量百分含量為高碳鉻鐵50～75％、釩鐵10～16％、鈦鐵6～10％、碳化鎢2～10％、鎳粉2～3％、銀片石墨1.5～2.5％、碳化硼1～3.5％、鋁鎂粉1～2％、金屬鉻0～10％、余量為還原鐵粉，粉芯填充率為46～50％；它采用在藥芯焊絲中加入高含量的釩鐵和適量的碳化鎢、碳化硼等合金粉末的技術(shù)方案，改變了現(xiàn)有鐵素體不銹鋼藥芯焊絲堆焊合金的顯微組織，克服了其耐磨性和韌性差的缺點(diǎn)；它應(yīng)用于耐磨粒磨損和耐腐蝕性要求較高的零部件的埋弧堆焊制造或者修復(fù)。
文檔編號B23K35/30GK101224527SQ20081003060
公開日2008年7月23日 申請日期2008年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月4日
發(fā)明者張清輝, 肖逸鋒, 龔建勛 申請人:湘潭大學(xué)