本發(fā)明涉及耐磨技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種低鉻耐磨堆焊藥芯焊絲。

背景技術(shù)：

由于機(jī)械工件的磨損而使整個(gè)機(jī)械過早地?zé)o法使用的現(xiàn)象普遍存在，材料的保護(hù)變得越來越重要。堆焊作為材料表面改性的一種經(jīng)濟(jì)而快速的工藝方法，越來越廣泛地應(yīng)用于各個(gè)工業(yè)部門零件的制造修復(fù)中。為了最有效地發(fā)揮堆焊層的作用，希望采用的堆焊方法有較小的母材稀釋、較高的熔敷速度和優(yōu)良的堆焊層性能，即優(yōu)質(zhì)、高效、低稀釋率的堆焊技術(shù)。目前使用的耐磨堆焊焊絲以高鉻合金藥芯焊絲為主，主要是利用碳與鉻、鈦、釩形成碳化物硬質(zhì)點(diǎn)，來提高堆焊層金屬的硬度，從而提高其耐磨性能。但此類焊接材料由于含碳、鉻量高，不僅增大了生產(chǎn)成本，而且往往抗焊接裂紋能力較差，韌性較低。因此，研制一種力學(xué)性能優(yōu)良同時(shí)降低生產(chǎn)成本的堆焊藥芯焊絲成為本領(lǐng)域急需解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出了一種低鉻低碳耐磨堆焊藥芯焊絲，采用多種合金組成的合金劑，合理配制組分配比，降低了鉻含量，同時(shí)保證了高耐磨性能和焊接性能，磨損量大幅降低，降低了生產(chǎn)成本，滿足了實(shí)際生產(chǎn)和使用的要求。

本發(fā)明提出的一種低鉻低碳耐磨堆焊藥芯焊絲，包括低碳鋼外皮和填充在低碳鋼外皮中的藥芯，藥芯組分按重量百分比包括：金紅石15～20％、硅灰石3～7％、冰晶石2～4％、低碳鉻鐵5～10％、海藻酸鈉1～3％、白云母2～5％、合金劑15～35％，余量為鐵粉；合金劑組分重量百分比包括：Mn Ca％、Fe 15～35％、Ca5～20％、Mg 3～10％、Mo 1～2.5％，W 1～3％，Nb 2～5％。

優(yōu)選地，金紅石在藥芯組分中的重量百分比為15％、15.5％、16％、16.5％、17％、17.5％、18％、18.5％、19％、19.5％、20％，硅灰石在藥芯組分中的重量百分比為3％、3.2％、3.4％、3.6％、3.8％、4％、4.2％、4.4％、4.6％、4.8％、5％、5.2％、5.4％、5.6％、5.8％、6％、6.2％、6.4％、6.6％、6.8％、7％，冰晶石在藥芯組分中的重量百分比為2％、2.2％、2.4％、2.6％、2.8％、3％、3.2％、3.4％、3.6％、3.8％、4％，低碳鉻鐵在藥芯組分中的重量百分比為5％、5.2％、5.4％、5.6％、5.8％、6％、6.2％、6.4％、6.6％、6.8％、7％、7.2％、7.4％、7.6％、7.8％、8％、8.2％、8.4％、8.6％、8.8％、9％、9.2％、9.4％、9.6％、9.8％、10％，海藻酸鈉在藥芯組分中的重量百分比為1％、1.1％、1.2％、1.3％、1.4％、1.5％、1.6％、1.7％、1.8％、1.9％、2％、2.1％、2.2％、2.3％、2.4％、2.5％、2.6％、2.7％、2.8％、2.9％、3％，白云母在在藥芯組分中的重量百分比為2％、2.2％、2.4％、2.6％、2.8％、3％、3.2％、3.4％、3.6％、3.8％、4％、4.2％、4.4％、4.6％、4.8％、5％，合金劑在藥芯組分中的重量百分比為15％、16％、17％、18％、19％、20％、21％、22％、23％、24％、25％、26％、27％、28％、29％、30％、31％、32％、33％、34％、35％。

優(yōu)選地，Mn在合金劑中的重量百分比為35％、36％、37％、38％、39％、40％、41％、42％、43％、44％、45％、46％、47％、47.5％、48％、49％、50％、51％、52％、53％、54％、55％、56％、57％、58％、59％、60％、61％、62％、63％、64％、65％，F(xiàn)e在合金劑中的重量百分比為15％、16％、17％、18％、19％、20％、21％、22％、23％、24％、25％、26％、27％、28％、29％、30％、31％、32％、33％、34％、35％，Ca在合金劑中的重量百分比為5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％、20％，Mg在合金劑中的重量百分比為3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％，Mo在合金劑中的重量百分比為1％、1.1％、1.2％、1.3％、1.4％、1.5％、1.6％、1.7％、1.8％、1.9％、2％、2.1％、2.2％、2.3％、2.4％、2.5％，W在合金劑中的重量百分比為1％、1.1％、1.2％、1.3％、1.4％、1.5％、1.6％、1.7％、1.8％、1.9％、2％、2.05％、2.1％、2.2％、2.3％、2.4％、2.5％、2.6％、2.7％、2.8％、2.9％、3％，Nb在合金劑中的重量百分比為2％、2.5％、3％、3.5％、3.75％、4％、4.5％、5％。

優(yōu)選地，合金劑中Mn和Fe的重量比為19：10。

優(yōu)選地，合金劑中Fe、Ca和Mg的重量比為25：13：7。

優(yōu)選地，合金劑中W和Nb的重量比為1.8～2.2：3.5～3.8。

優(yōu)選地，合金劑中Mo和Nb的重量比為1.98～2.05：3.65～3.95。

優(yōu)選地，合金劑組分重量百分比包括：Mn 45～50％、Fe 23～27％、Ca 8～17％、Mg 5～8％、Mo 1.8～2.3％、W 1.5～2.5％、Nb 3～4％。

優(yōu)選地，合金劑組分重量百分比包括：Mn 47.5％、Fe 25％、Ca 13％、Mg 7％、Mo 2％、W 2.05％、Nb 3.75％。

藥芯組分按重量百分比包括：金紅石17％、硅灰石5％、冰晶石3％、低碳鉻鐵8％、海藻酸鈉2％、白云母3.5％、合金劑25％，余量為鐵粉。

各組分在本發(fā)明中的作用：

金紅石：主要成分TiO₂,作為造渣劑，能夠穩(wěn)定電弧，能夠調(diào)節(jié)熔渣的熔點(diǎn)、粘度、表面張力和流動(dòng)性，改善焊縫成形、減小飛濺。

硅灰石和白云母：硅可以與白云母中的堿金屬和堿土金屬形成玻璃狀進(jìn)入渣中，在藥皮中加入硅酸鹽不但可以降低煙塵，同時(shí)還可以降低煙塵的毒性。

冰晶石：含穩(wěn)弧元素，具有穩(wěn)弧作用，同時(shí)降低焊縫中的擴(kuò)散氫含量，提高焊縫的抗裂紋能力。

低碳鉻鐵：低碳鉻鐵碳含量為0.15～0.50wt％,鉻為固溶強(qiáng)化元素,可形成高硬度、高脆性的粗大碳化物硬質(zhì)相，固溶強(qiáng)化的作用同時(shí)能夠抑制這類初生硬質(zhì)相的析出。

海藻酸鈉：調(diào)節(jié)熔渣的粘度，控制熔渣粘度適合，使熔滴形成速度與焊縫金屬相配，更好地保護(hù)焊縫金屬。

合金劑：一方面具有脫氧作用，Mn、Fe、Ca、Mg配合使用控制金屬中的氧含量，形成MnO基復(fù)合脫氧劑，氧化后形成復(fù)合渣系，提高熔渣氧化性，凈化熔渣，提高焊縫金屬的力學(xué)性能；另一方面，Mo、W和Nb是本發(fā)明中重量的微合金添加劑，其中W具高硬度，提高焊縫耐磨性，W與C原子的親和力大，結(jié)合成高熔點(diǎn)、高硬度的W₂C，在隨后的冷卻過程中W₂C的析出，可以有效地阻止晶粒的長(zhǎng)大且有利于提高耐磨性。在堆焊過程中，熔池中的Mo與C元素可以形成Mo₂C硬質(zhì)相，分布在堆焊層中。Mo元素含量越高，硬質(zhì)相的數(shù)量越多，從而提高了堆焊層的硬度和耐磨性。但由于合金粉中C元素含量有限，使得過剩的Mo元素不能以硬質(zhì)相的形式存在而偏析于晶界，導(dǎo)致堆焊層易于開裂，所以合金粉中的Mo元素不能過高。Nb元素有彌散強(qiáng)化和細(xì)晶強(qiáng)化的作用。

鐵粉：調(diào)節(jié)堆焊金屬的成分，提高藥芯焊絲熔敷速度。

本發(fā)明在高鉻鐵基藥芯基礎(chǔ)上，以金紅石石作為造渣劑，配合使用海藻酸鈉調(diào)節(jié)熔渣粘度，減少了鉻的使用量，Cr含量低于10％，在鉻固溶氫化的基基礎(chǔ)上，添加了鎢、鉬、鈮形成微合金化鐵基藥芯，鎢具有高硬度和耐磨性，焊接過程中W₂C的析出，可以有效地阻止晶粒的長(zhǎng)大且有利于提高耐磨性，搭配鉬和鈮形成復(fù)合碳化物硬質(zhì)相，提高了焊縫的硬度，同時(shí)鈮與與碳、氮等元素結(jié)合生成高熔點(diǎn)的穩(wěn)定的碳化物和碳氮化物，形成細(xì)晶組織，堆焊層組織為馬氏體+殘余奧氏體+少量碳化物，Nb、W、Mo的碳化物或碳氮化物彌散分布，在形成細(xì)晶強(qiáng)化的同時(shí)形成彌散強(qiáng)化，使基體的強(qiáng)度、硬度和耐磨性提高；同時(shí)多種金屬組成的合金劑作為脫氧劑，控制熔渣中較低的氧含量，在焊接初期，產(chǎn)生大量離子半徑較大的硅氧復(fù)合陰離子這些離子移動(dòng)時(shí)，需要的粘流活化量比較大,使得熔渣粘度較大，加入離子半徑較小的Mn²⁺會(huì)破壞龐大的復(fù)合陰離子團(tuán),使?fàn)t渣粘度下降，同時(shí)配合加入Fe、Mn、Ca和Mg形成MnO基復(fù)合脫氧劑，氧化后形成復(fù)合渣系，不僅避免了前期熔渣中FeO的富集,并且熔池溫度較快提高,使碳氧反應(yīng)在焊接前期就均衡正常進(jìn)行,避免發(fā)生爆發(fā)性的碳氧反應(yīng),減少飛濺，改善了焊絲的焊接性能，焊縫金屬耐磨性能優(yōu)良，且具有高韌性。

具體實(shí)施方式

下面，通過具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。

實(shí)施例1

一種低鉻低碳耐磨堆焊藥芯焊絲，包括低碳鋼外皮和填充在低碳鋼外皮中的藥芯，藥芯組分按重量百分比包括：金紅石17％、硅灰石5％、冰晶石3％、低碳鉻鐵8％、海藻酸鈉2％、白云母3.5％、合金劑25％，余量為鐵粉；合金劑組分重量百分比包括：Mn 35％、Fe 35％、Ca 15％、Mg 8％、Mo 2.5％，W 2.5％，Nb 2％。

實(shí)施例2

一種低鉻低碳耐磨堆焊藥芯焊絲，包括低碳鋼外皮和填充在低碳鋼外皮中的藥芯，藥芯組分按重量百分比包括：金紅石15％、硅灰石7％、冰晶石2％、低碳鉻鐵10％、海藻酸鈉1％、白云母5％、合金劑15％，余量為鐵粉；合金劑組分重量百分比包括：Mn 60％、Fe 15％、Ca 5％、Mg 10％、Mo 2.5％，W 2.5％，Nb 5％。

實(shí)施例3

一種低鉻低碳耐磨堆焊藥芯焊絲，包括低碳鋼外皮和填充在低碳鋼外皮中的藥芯，藥芯組分按重量百分比包括：金紅石20％、硅灰石3％、冰晶石4％、低碳鉻鐵5％、海藻酸鈉3％、白云母2％、合金劑35％，余量為鐵粉；合金劑組分重量百分比包括：Mn 45％、Fe 27％、Ca 9％、Mg 8％、Mo 2.3％，W 2.7％，Nb 5％。

實(shí)施例4

一種低鉻低碳耐磨堆焊藥芯焊絲，包括低碳鋼外皮和填充在低碳鋼外皮中的藥芯，藥芯組分按重量百分比包括：金紅石18％、硅灰石6％、冰晶石2％、低碳鉻鐵7％、海藻酸鈉3％、白云母4％、合金劑30％，余量為鐵粉；合金劑組分重量百分比包括：Mn 50％、Fe 19.2％、Ca 20％、Mg 3％、Mo 1.8％，W 3％，Nb 3％。

實(shí)施例5

一種低鉻低碳耐磨堆焊藥芯焊絲，包括低碳鋼外皮和填充在低碳鋼外皮中的藥芯，藥芯組分按重量百分比包括：金紅石23％、硅灰石5％、冰晶石3％、低碳鉻鐵7％、海藻酸鈉2％、白云母3％、合金劑25％，余量為鐵粉；合金劑組分重量百分比包括：Mn 48.5％、Fe 23％、Ca 17％、Mg 5％、Mo 1％，W 1.5％，Nb 4％。

實(shí)施例6

一種低鉻低碳耐磨堆焊藥芯焊絲，包括低碳鋼外皮和填充在低碳鋼外皮中的藥芯，藥芯組分按重量百分比包括：金紅石20％、硅灰石5％、冰晶石3％、低碳鉻鐵6％、海藻酸鈉3％、白云母3％、合金劑30％，余量為鐵粉；合金劑組分重量百分比包括：Mn 47.2％、Fe 31.05％、Ca 8％、Mg 7％、Mo 2，W 1％，Nb 3.75％。

實(shí)施例7

一種低鉻低碳耐磨堆焊藥芯焊絲，包括低碳鋼外皮和填充在低碳鋼外皮中的藥芯，藥芯組分按重量百分比包括：金紅石20％、硅灰石5％、冰晶石3％、低碳鉻鐵6％、海藻酸鈉3％、白云母3％、合金劑30％，余量為鐵粉；合金劑組分重量百分比包括：Mn 47.2％、Fe 30.5％、Ca 8％、Mg 7％、Mo 2，W 1.8％，Nb 3.5％。

實(shí)施例8

一種低鉻低碳耐磨堆焊藥芯焊絲，包括低碳鋼外皮和填充在低碳鋼外皮中的藥芯，藥芯組分按重量百分比包括：金紅石20％、硅灰石5％、冰晶石3％、低碳鉻鐵6％、海藻酸鈉3％、白云母3％、合金劑30％，余量為鐵粉；合金劑組分重量百分比包括：Mn 47.2％、Fe 30.5％、Ca 8％、Mg 6.3％、Mo 2，W 2.2％，Nb 3.8％。

實(shí)施例9

一種低鉻低碳耐磨堆焊藥芯焊絲，包括低碳鋼外皮和填充在低碳鋼外皮中的藥芯，藥芯組分按重量百分比包括：金紅石20％、硅灰石5％、冰晶石3％、低碳鉻鐵6％、海藻酸鈉3％、白云母3％、合金劑30％，余量為鐵粉；合金劑組分重量百分比包括：Mn 47.2％、Fe 30.5％、Ca 8％、Mg 6.3％、Mo 1.98，W 2.37％，Nb 3.65％。

實(shí)施例10

一種低鉻低碳耐磨堆焊藥芯焊絲，包括低碳鋼外皮和填充在低碳鋼外皮中的藥芯，藥芯組分按重量百分比包括：金紅石20％、硅灰石5％、冰晶石3％、低碳鉻鐵6％、海藻酸鈉3％、白云母3％、合金劑30％，余量為鐵粉；合金劑組分重量百分比包括：Mn 47.2％、Fe 30.5％、Ca 8％、Mg 6.3％、Mo 2.05，W 2％，Nb 3.95％。

實(shí)施例11

一種低鉻低碳耐磨堆焊藥芯焊絲，包括低碳鋼外皮和填充在低碳鋼外皮中的藥芯，藥芯組分按重量百分比包括：金紅石17％、硅灰石5％、冰晶石3％、低碳鉻鐵8％、海藻酸鈉2％、白云母3.5％、合金劑25％，余量為鐵粉；合金劑組分重量百分比包括：Mn 47.2％、Fe 25％、Ca 13％、Mg 7％、Mo 2％、W 2.05％、Nb 3.75％。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。