專利名稱：一種低碳鋼表面粉末埋弧堆焊用涂覆粉末及其應(yīng)用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于材料表面改性技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種低碳鋼表面粉末埋弧堆焊用涂覆粉末及其使用方法。
背景技術(shù)：
各種機(jī)械設(shè)備、儀器儀表中的金屬零件在使用過(guò)程中往往首先從表面發(fā)生破壞和失效，產(chǎn)品在惡劣的工況下長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)，必然對(duì)其表面的強(qiáng)度、耐磨性等提出更高的要求。低碳鋼冶煉工藝簡(jiǎn)單、價(jià)格較低，廣泛應(yīng)用于工程構(gòu)件的生產(chǎn)制備中。但低碳鋼硬度低，耐磨性差，一般不直接作為耐磨材料使用。在低碳鋼表面制備鐵基復(fù)合材料，具有工藝簡(jiǎn)便、成本低廉、不影響工件使用工期等特點(diǎn)，有效結(jié)合低碳鋼基體的高延展性、高韌性和增強(qiáng)相的高強(qiáng)度、高耐磨的優(yōu)點(diǎn)，真正達(dá)到材料表面改性的目的。目前國(guó)內(nèi)外常用的方法有表面堆焊、鎢極氬弧熔覆、激光熔覆、等離子弧熔覆、表面噴涂等。堆焊技術(shù)自20世紀(jì)50年代引入我國(guó)以來(lái)，已由簡(jiǎn)單的修復(fù)技術(shù)發(fā)展為新品制造、舊品改造的重要工藝，對(duì)節(jié)能、節(jié)材、保護(hù)環(huán)境做出較大的貢獻(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)生產(chǎn)的“循環(huán)經(jīng)濟(jì)”和“綠色再制造”埋弧堆焊具有生產(chǎn)率高、勞動(dòng)條件好、堆焊金屬成分穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，在大、中型零部件的修復(fù)和耐磨襯里的制備過(guò)程中得到廣泛應(yīng)用?！半娀∪紵€(wěn)定，堆焊焊縫成形良好，化學(xué)成分符合要求，堆焊材料和電能的消耗少，生產(chǎn)率高”是選擇埋弧堆焊工藝參數(shù)的原則，各工藝參數(shù)之間是相互制約的關(guān)系，處于時(shí)刻微觀變化的動(dòng)態(tài)平衡中。經(jīng)過(guò)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索，發(fā)現(xiàn)目前埋弧堆焊制備得到的耐磨層存在表面不平整、硬質(zhì)相分布不均勻、堆焊層與基板存在界面裂紋等問(wèn)題，導(dǎo)致得到的耐磨層不美觀、硬度不高、耐磨性差、結(jié)合強(qiáng)度不高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中埋弧堆焊制備得到的耐磨層存在表面不平整、 硬質(zhì)相分布不均勻、堆焊層與基板存在界面裂紋等問(wèn)題，導(dǎo)致得到的耐磨層不美觀、硬度不高、耐磨性差、結(jié)合強(qiáng)度不高的缺陷，提供一種低碳鋼表面粉末埋弧堆焊用涂覆粉末及其應(yīng)用方法，通過(guò)在低碳鋼表面鋪撒一定厚度的合金粉末混合粉料，然后進(jìn)行埋弧堆焊工藝。合金粉末在高密度熱源條件下熔敷在基體金屬表面，原位生成的碳化鉻增強(qiáng)相均勻分布在奧氏體基體中，從而得到的耐磨板具有良好的韌性和較高的硬度，耐磨、耐沖擊性能良好。所需設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，大大降低了生產(chǎn)成本，簡(jiǎn)化了加工工藝，提高了生產(chǎn)效率。本發(fā)明是通過(guò)如下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的即一種低碳鋼表面粉末埋弧堆焊用涂覆粉末，其特征在于各組分按重量百分比組成如下C:7% 14%;Cr: 30% 65%;Si :0.15 3%;
Mn:l% 2%;P :0· 01% 0. 04% ；S :0· 01% 0. 04% ；B:2 6%;余量為！^e。粉末的粒度為75um lOOum。一種低碳鋼表面粉末埋弧堆焊用涂覆粉末的應(yīng)用方法，其特征在于步驟如下1)工件打磨去氧化物將低碳鋼工件表面用砂輪打磨直至露出金屬光澤，去除氧化物，依次用丙酮、酒精清洗后在空氣中自然干燥；2)鋪撒涂覆粉末將涂覆粉末均勻鋪撒在處理好的工件表面，涂覆粉末的厚度為 4 6mm ；3)埋弧堆焊采用埋弧焊機(jī)進(jìn)行埋弧堆焊，焊接電流控制在300 450A，焊接速度控制在80 120mm/min，焊絲選用含有石墨的碳素鋼焊絲，直徑在1. 2 1. 6mm之間，焊槍左右擺動(dòng)，中間停留0. ls，擺幅士 18mm。作為本發(fā)明的優(yōu)選方案埋弧焊機(jī)為懸掛式埋弧焊機(jī)，焊接電流為交流，焊接方法為自動(dòng)。本發(fā)明的涂覆粉末可以采用高碳鉻鐵粉末、低碳鉻鐵粉末、錳鐵粉末、碳化硼粉末均與混合而成。本發(fā)明充分考慮各種合金元素對(duì)堆焊層成形性、結(jié)合性、裂紋敏感性及耐磨性能的影響特征；考慮C和Cr含量對(duì)耐磨堆焊層性能的影響，及Cr/C比值對(duì)所生產(chǎn)碳化物生長(zhǎng)方向的影響；考慮堆焊層與基體之間冶金結(jié)合的牢固性，以及耐磨板的抗壓、抗彎及可加工成形性問(wèn)題。根據(jù)上述原則制定粉末埋弧堆焊工藝參數(shù)，包括合金粉末配比、堆焊工藝參數(shù)確定等，最終達(dá)到控制低碳鋼表面堆焊層質(zhì)量、改善基體金屬的力學(xué)性能、實(shí)現(xiàn)本發(fā)明增強(qiáng)表面耐磨性的目的。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)1)得到的堆焊層具有較高的硬度和良好的耐磨、耐沖擊性，堆焊層與母材金屬之間形成良好的冶金結(jié)合，無(wú)裂紋、夾雜、氣孔等缺陷。2)通過(guò)調(diào)節(jié)堆焊合金組分和工藝參數(shù)使堆焊層表面產(chǎn)生細(xì)絲狀應(yīng)力釋放裂紋，減少堆焊合金層斷裂脫落的可能性，使之不會(huì)在加工過(guò)程或在使用中出現(xiàn)脫落、剝離現(xiàn)象。3)使用懸掛式埋弧焊劑為電源，焊接電流為交流，自動(dòng)化操作，工藝簡(jiǎn)便，工人勞動(dòng)強(qiáng)度低。4)工藝設(shè)計(jì)合理，參數(shù)易于控制，可根據(jù)不同厚度的涂層調(diào)節(jié)焊接電流、焊接速度，以滿足不同的工藝要求。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明實(shí)施例1 選用厚度為6mm的低碳鋼板(尺寸規(guī)格為300 X 200 X 6mm)。將粒度為75um的高碳鉻鐵、低碳鉻鐵、錳鐵、碳化硼粉末均勻混合，其成分為C :7%,Cr :30%,Si :0. 15%,Mn 1%, P :0.01%, S 0. 01%, B 2%,余量為狗。將粉末均勻鋪撒在處理好的工件表面，厚度 4mm,埋弧堆焊電流300A，焊速120mm/min，焊絲直徑1. 2mm,燒結(jié)焊劑SJ301中加入少量石墨以方便除渣，焊槍左右擺動(dòng)，中間停留0. ls，擺幅士 18mm。得到的堆焊層表面平整，均勻分布細(xì)絲狀應(yīng)力釋放裂紋，宏觀硬度可達(dá)56HRC，顯微桿狀碳化鉻增強(qiáng)相沿垂直于堆焊層表面生長(zhǎng)，堆焊層與母材形成良好的冶金結(jié)合，結(jié)合處無(wú)氧化物夾雜、裂紋、氣孔等缺陷。將制備好的耐磨堆焊板應(yīng)用于選煤廠耐磨彎頭，有效延長(zhǎng)了彎頭的使用壽命，為企業(yè)減少設(shè)備投資，提高了經(jīng)濟(jì)效益。實(shí)施例2 選用厚度為6mm的低碳鋼板(尺寸規(guī)格為300X200X6mm)。將高碳鉻鐵、低碳鉻鐵、錳鐵、碳化硼粉末均勻混合，其成分為C :14%、Cr :65%、Si :0. 3%、Mn :2%、P 0. 04%, S 0. 04%, B :5%，余量為狗。粉末粒度為lOOum。將粉末均勻鋪撒在處理好的工件表面，厚度6mm，埋弧堆焊電流450A，焊速80mm/min，焊絲直徑1.6mm，燒結(jié)焊劑SJ301中加入少量石墨以方便除渣，焊槍左右擺動(dòng)，中間停留0. ls，擺幅士 18mm。得到的堆焊層表面平整，均勻分布細(xì)絲狀應(yīng)力釋放裂紋，宏觀硬度可達(dá)62HRC，顯微桿狀碳化鉻增強(qiáng)相沿垂直于堆焊層表面生長(zhǎng)，堆焊層與母材形成良好的冶金結(jié)合，結(jié)合處無(wú)氧化物夾雜、裂紋、氣孔等缺陷，有利于機(jī)加工制備耐磨部件。將制備好的耐磨堆焊板應(yīng)用于選煤廠輸送溜槽中作為耐磨襯板，有效延長(zhǎng)了溜槽的使用壽命，提高了工作效率，并為企業(yè)減少設(shè)備投資，提高了經(jīng)濟(jì)效益。實(shí)施例3 選用厚度為6mm的低碳鋼板(尺寸規(guī)格為300 X 200 X 6mm)。將高碳鉻鐵、低碳鉻鐵、錳鐵、碳化硼粉末均勻混合，其成分為C :8%,Cr :40%, Si :0. 3%,Mn :2%,P 0. 02%, S :0. 02%, B :6%，余量為狗。粉末粒度為lOOum。將粉末均勻鋪撒在處理好的工件表面， 厚度6mm，埋弧堆焊電流400A，焊速lOOmm/min，焊絲直徑1. 2mm，燒結(jié)焊劑SJ301中加入少量石墨以方便除渣，焊槍左右擺動(dòng)，中間停留0. ls，擺幅士 18mm。得到的堆焊層表面平整， 均勻分布細(xì)絲狀應(yīng)力釋放裂紋，宏觀硬度可達(dá)60HRC，顯微桿狀碳化鉻沿垂直于堆焊層表面生長(zhǎng)，堆焊層與低碳鋼母材形成良好的冶金結(jié)合，結(jié)合處無(wú)氧化物夾雜、裂紋、氣孔等缺陷， 有利于機(jī)加工制備耐磨部件。將制備好的耐磨堆焊板應(yīng)用于燃煤發(fā)電廠粉煤灰輸送管道， 有效延長(zhǎng)了管道的使用壽命，提高其工作效率，并為企業(yè)減少設(shè)備投資，提高了經(jīng)濟(jì)效益。實(shí)施例4選用厚度為6mm的低碳鋼板(尺寸規(guī)格為300 X 200 X 6mm)。將高碳鉻鐵、低碳鉻鐵、錳鐵、碳化硼粉末均勻混合，其成分為C :8%,Cr :40%, Si :0. 3%,Mn :2%,P 0. 02%, S :0. 02^3:6%，余量為狗。粉末粒度為75um。將粉末均勻鋪撒在處理好的工件表面，厚度6mm，埋弧堆焊電流350A，焊速lOOmm/min，焊絲直徑1. 2mm，燒結(jié)焊劑SJ301中加入少量石墨以方便除渣，焊槍左右擺動(dòng)，中間停留0. ls，擺幅士 18mm。得到的堆焊層表面平整，均勻分布細(xì)絲狀應(yīng)力釋放裂紋，宏觀硬度可達(dá)61HRC，顯微桿狀碳化鉻增強(qiáng)相沿垂直于堆焊層表面生長(zhǎng)，堆焊層與低碳鋼母材形成良好的冶金結(jié)合，結(jié)合處無(wú)氧化物夾雜、裂紋、氣孔等缺陷，有利于機(jī)加工制備耐磨部件。將制備好的耐磨堆焊板應(yīng)用于選煤廠輸送溜槽中作為耐磨襯板，有效延長(zhǎng)了溜槽的使用壽命，提高其工作效率，并為企業(yè)減少設(shè)備投資，提高了經(jīng)濟(jì)效益。
權(quán)利要求
1.一種低碳鋼表面粉末埋弧堆焊用涂覆粉末，其特征在于各組分按重量百分比組成如下C 14% ； Cr 65% ； Si 0. 15 3% ； Mn 2% ； P 0. 01% 0. 04% ； S 0. 01% 0. 04% ； B :2 6% ； 余量為狗。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低碳鋼表面粉末埋弧堆焊用涂覆粉末，其特征在于粉末的粒度為 75um lOOum。
3.一種低碳鋼表面粉末埋弧堆焊用涂覆粉末的應(yīng)用方法，其特征在于步驟如下1)工件打磨去氧化物將低碳鋼工件表面用砂輪打磨直至露出金屬光澤，去除氧化物，依次用丙酮、酒精清洗后在空氣中自然干燥；2)鋪撒涂覆粉末將涂覆粉末均勻鋪撒在處理好的工件表面，涂覆粉末的厚度為4 6mm ；3)埋弧堆焊采用埋弧焊機(jī)進(jìn)行埋弧堆焊，焊接電流控制在300 450A，焊接速度控制在80 120mm/min，焊絲選用含有石墨的碳素鋼焊絲，直徑在1. 2 1. 6mm之間，焊槍左右擺動(dòng)，中間停留0. ls，擺幅士 18mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的低碳鋼表面粉末埋弧堆焊用涂覆粉末的應(yīng)用方法，其特征在于埋弧焊機(jī)為懸掛式埋弧焊機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明具體涉及一種低碳鋼表面粉末埋弧堆焊用涂覆粉末及其應(yīng)用方法，其特征在于各組分按重量百分比組成如下C7％～14％；Cr30％～65％；Si0.15～3％；Mn1％～2％；P0.01％～0.04％；S0.01％～0.04％；B2～6％；余量為Fe，上述涂覆粉末的應(yīng)用時(shí)在工件表面涂覆4～6mm進(jìn)行埋弧堆焊。本發(fā)明涂覆粉末得到的堆焊層硬度高、耐磨性好、耐沖擊性好，堆焊層無(wú)裂紋、夾雜、氣孔；堆焊層表面產(chǎn)生細(xì)絲狀應(yīng)力釋放裂紋，不會(huì)在加工過(guò)程或在使用中出現(xiàn)脫落、剝離現(xiàn)象；工藝設(shè)計(jì)合理，參數(shù)易于控制，工人勞動(dòng)強(qiáng)度低。
文檔編號(hào)B23K9/18GK102152020SQ20111003386
公開(kāi)日2011年8月17日 申請(qǐng)日期2011年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月31日
發(fā)明者唐琳琳, 王盟, 陳兵 申請(qǐng)人:山東博潤(rùn)工業(yè)技術(shù)有限公司