專利名稱：一種熔敷金屬晶粒細(xì)化、組織均勻的藥芯焊絲的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種藥芯焊絲的制備方法，采用該方法制備的藥芯焊絲進(jìn)行堆焊時能夠促使晶粒細(xì)化及組織更加均勻，屬于焊接技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
焊接在現(xiàn)代制造業(yè)和工程建設(shè)中發(fā)揮了重要的作用，隨著焊接生產(chǎn)的發(fā)展，由于藥芯焊絲具有易滲、電流密度集中、熔深大、熔敷效率高、易制造、綜合成本低等優(yōu)點(diǎn)成為ー種極有發(fā)展前途的焊接材料及高技術(shù)產(chǎn)品，在焊接材料中所占的比例越來越大。藥芯焊絲的藥芯成分可方便、任意地調(diào)節(jié)，表現(xiàn)出其對金屬材料極強(qiáng)的適應(yīng)性，能夠設(shè)計各種熔敷金屬成分，尤其對于某些高碳、高合金的硬面堆焊焊接材料，更有其利用價值，因此硬面堆焊領(lǐng)域就成了藥芯焊絲的ー個主要拓展空間。藥芯焊絲通過改變芯部藥粉 的種類、比例，可以很容易地改變堆焊層的性能，作為ー種連續(xù)填充的材料，使堆焊生產(chǎn)效率大大提高。在采用藥芯焊絲進(jìn)行焊接時，在母材上由熔化的焊絲金屬和局部熔化的母材組成只有一定幾何形狀的液態(tài)金屬叫做熔池。熔池在凝固過程中，易形成晶粒粗大的非平衡鑄態(tài)樹枝晶，導(dǎo)致焊接接頭性能惡化。晶粒細(xì)化是焊接金屬最主要的強(qiáng)化方式之一，也是改善熔敷金屬韌性的重要途徑，同時晶粒細(xì)化也有利于改善焊縫金屬的抗熱裂紋性能。目前，為了使焊縫金屬晶粒進(jìn)ー步細(xì)化，在熔池凝固過程中一般采用外加激勵、變質(zhì)處理及熱處理等方法，例如采用微合金化促使異相形核，提高過冷度，物理干擾技術(shù)如電磁攪拌及脈沖電流等。在焊接材料的設(shè)計中，合金元素對力學(xué)性能的影響不僅取決碳與合金元素形成碳化物的類型、尺寸、形狀、數(shù)量以及分布狀態(tài)，而且取決于晶粒的大小及合金元素的分布均勻度。焊縫中為獲取碳，在藥芯焊絲中往往加入一定量的碳化物，從而滿足焊縫熔敷金屬的硬度及力學(xué)性能，但是此時的焊縫中晶粒比較粗大且組織分布不均勻，這是困擾焊接界的ー個重要問題。傳統(tǒng)藥芯焊絲的制備一般將各種合金粒度控制在一定目數(shù)范圍內(nèi)，最常見的為60 120目，制成藥芯焊絲。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種熔敷金屬晶粒細(xì)化、組織均勻的藥芯焊絲的制備方法，該方法制備的藥芯焊絲用于堆焊時，焊縫金屬晶粒細(xì)化效果更明顯，組織均勻性更好。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案一種熔敷金屬晶粒細(xì)化、組織均勻的藥芯焊絲的制備方法，包括以下步驟(I)對組成藥芯焊絲的合金原料進(jìn)行分類，控制熔點(diǎn)高于1800°C的合金原料的粒度大于熔點(diǎn)低于1800°C的合金原料的粒度；(2)按比例稱取合金原料并混合均勻；
(3)將混合均勻的合金原料裝入鋼帶中，制成堆焊用藥芯焊絲。優(yōu)選地，熔點(diǎn)高于1800°C的合金原料的粒度為120 200目，熔點(diǎn)低于1800°C的合金原料的粒度為60 120目。
所述合金原料與鋼帶的質(zhì)量比為3 7。制成堆焊用藥芯焊絲的直徑為3. 2mm。本發(fā)明在保持焊縫金屬合金成分不變的情況下，改變藥芯焊絲中合金的顆粒大小，達(dá)到焊縫金屬晶粒細(xì)化的目的。藥芯焊絲中熔點(diǎn)高的合金顆粒體積越小，在相同重量下，合金顆粒數(shù)量多，在高溫階段不易完全熔化及擴(kuò)散，易成為結(jié)晶核心；合金顆粒數(shù)量越多，結(jié)晶核心越多，促使晶粒細(xì)化程度越高，同時焊縫中合金顆粒分布越均勻，焊縫中合金成分與均勻，促使組織越均勻。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于本發(fā)明通過改變藥芯焊絲中合金原料的粒度分布，制成的藥芯焊絲能有效的降低焊縫金屬的晶粒大小，有利于進(jìn)一歩改善焊縫金屬的組織均勻性，從而有利于焊縫金屬力學(xué)性能的提高。
圖I為在金相顯微鏡下觀察的試樣的晶粒尺寸，其中圖Ia為11#試樣的晶粒尺寸圖，圖Ib為22#試樣的晶粒尺寸圖。圖2為11#、33#試樣的回火組織圖，其中圖2a為11#試樣的回火組織圖，圖2b為33#試樣的回火組織圖，金相組織均在Neophot 21顯微鏡上觀察，腐蝕液硝酸水溶液。
具體實施例方式以碳化鉻、鉻粉、石墨、金屬鑰、碳化釩、金屬錳、硅鐵、金屬鎳、鐵為原料，其中碳化鉻、鉻粉、石墨、金屬鑰、碳化f凡的熔點(diǎn)大于1800°C,金屬猛、娃鐵、金屬鎳、鐵的熔點(diǎn)小于1800°C。在熔敷金屬保持合金含量不變的前提下，改變合金原料的粒度，按照表I所示的堆焊熔敷金屬的化學(xué)成分含量稱取原料，并混合均勻；將混勻后的原料裝入鋼帶中，鋼帶可采用市場常見普鋼O. 6mmX 14mm或其它類型鋼帶，合金原料與鋼帶的質(zhì)量比為3 7，制成Φ3. 2mm的堆焊藥芯焊絲。對比例合金原料中碳化鉻、鉻粉、石墨、金屬鑰、碳化釩、金屬錳、硅鐵、金屬鎳、鐵的粒度均控制在60 120目，制成Φ 3. 2mm的堆焊藥芯焊絲。實施例I將合金原料中一半含量的碳化鉻、鉻粉、石墨、金屬鑰和碳化釩的粒度控制在120 200目，另一半含量的粒度控制在60 120目之間；而金屬錳、硅鐵、金屬鎳、鐵的粒度控制在60 120目，制成Φ3. 2mm的堆焊藥芯焊絲。實施例2將合金原料中碳化鉻、鉻粉、石墨、金屬鑰、碳化釩的粒度控制在120 200目，而金屬錳、硅鐵、金屬鎳、鐵的粒度控制在60 120目，制成Φ3. 2mm的堆焊藥芯焊絲。表I堆焊熔敷金屬的化學(xué)成分(wt % )
權(quán)利要求
1.一種熔敷金屬晶粒細(xì)化、組織均勻的藥芯焊絲的制備方法，其特征在于，包括以下步驟 (1)對組成藥芯焊絲的合金原料進(jìn)行分類，控制熔點(diǎn)高于1800°c的合金原料的粒度大于熔點(diǎn)低于1800°C的合金原料的粒度； (2)按比例稱取合金原料并混合均勻； (3)將混合均勻的合金原料裝入鋼帶中，制成堆焊用藥芯焊絲。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的藥芯焊絲的制備方法，其特征在于，熔點(diǎn)高于1800°C的合金原料的粒度為120 200目，熔點(diǎn)低于1800°C的合金原料的粒度為60 120目。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的藥芯焊絲的制備方法，其特征在于，所述合金原料與鋼帶的質(zhì)量比為3 7。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的藥芯焊絲的制備方法，其特征在于，制成堆焊用藥芯焊絲的直徑為3. 2mm。
全文摘要
本發(fā)明提供一種熔敷金屬晶粒細(xì)化、組織均勻的藥芯焊絲的制備方法，包括以下步驟(1)對組成藥芯焊絲的合金原料進(jìn)行分類，控制熔點(diǎn)高于1800℃的合金原料的粒度大于熔點(diǎn)低于1800℃的合金原料的粒度；(2)按比例稱取合金原料并混合均勻；(3)將混合均勻的合金原料裝入鋼帶中，制成堆焊用藥芯焊絲。優(yōu)選地，熔點(diǎn)高于1800℃的合金原料的粒度為120～200目，熔點(diǎn)低于1800℃的合金原料的粒度為60～120目。本發(fā)明通過改變藥芯焊絲中合金原料的粒度分布，制成的藥芯焊絲能有效的降低焊縫金屬的晶粒大小，有利于進(jìn)一步改善焊縫金屬的組織均勻性，從而有利于焊縫金屬力學(xué)性能的提高。
文檔編號B23K35/40GK102689116SQ20121019166
公開日2012年9月26日 申請日期2012年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月11日
發(fā)明者史耀武, 曾憲芳, 李俠, 栗卓新, 沈亞威, 王清寶, 肖靜 申請人:中冶建筑研究總院有限公司, 中冶焊接科技有限公司, 北京工業(yè)大學(xué)