焊 道表面切取l〇mmX 10mmX 10mm的試樣，打磨掉表面l-2mm。采用X射線衍射儀進(jìn)行物相分 析。圖7是試驗(yàn)1至5制成的高鉻鑄鐵耐磨堆焊自保護(hù)藥芯焊絲堆焊合金的物相組成，曲線 1是試驗(yàn)1，曲線2是試驗(yàn)2,曲線3是試驗(yàn)3,曲線4是試驗(yàn)4,曲線5是試驗(yàn)5，#是Cr7C3,1? 是馬氏體，?是（Cr，F(xiàn)e) 7C3, *是奧氏體，從圖中可以物相主要包括M7C3碳化物，馬氏體和殘 余奧氏體。堆焊層為過(guò)共晶組織，初生碳化物和共晶碳化物均為M7C3型。
[0056] (3)硬度試驗(yàn)
[0057] 在Q235鋼板上，按照國(guó)標(biāo)GB/T25777-2010進(jìn)行堆焊，堆焊五層，利用線切割在焊 道表面切取lOmmX lOmmX l〇mm的試樣，打磨掉表面l-2mm，利用600目-2000目的金剛砂砂 紙打磨。采用HR-150洛氏硬度計(jì)參照國(guó)標(biāo)GB/T230. 1-2009進(jìn)行硬度測(cè)試。
[0058] 圖8是試驗(yàn)1至5制成的高鉻鑄鐵耐磨堆焊自保護(hù)藥芯焊絲堆焊合金的硬度曲 線圖，從圖中可看出隨著納米改性劑含量的增加，堆焊層硬度先增加后降低，不含納米改性 劑的堆焊層硬度為61. 5HRC，納米改性劑含量為0. 6%的時(shí)候，堆焊層的硬度為64. 5HRC， 提高了 4. 9%。當(dāng)納米改性劑的含量超過(guò)0. 6%的時(shí)候，堆焊層硬度開始降低，但仍然高于 61. MIRCo
[0059] (4)滑動(dòng)摩擦磨損試驗(yàn)
[0060] 在Q235鋼板上，按照國(guó)標(biāo)GB/T25777-2010進(jìn)行堆焊，堆焊五層，利用線切割在焊 道表面切取lOmmXIOmmXIOmm的試樣，打磨掉表面l-2mm。測(cè)試面為堆焊層上表面，利用 600目-2000目的金剛砂砂紙打磨，用金剛石拋光膏拋光。
[0061] 滑動(dòng)摩擦磨損的試驗(yàn)條件：采用Pin-on-Disk型球盤磨損試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行堆焊層的干 滑動(dòng)摩擦磨損試驗(yàn)。對(duì)磨件選用直徑5mm的氮化硅陶瓷球。試驗(yàn)過(guò)程中樣品的轉(zhuǎn)速為400r/ min，磨損半徑為4mm，滑動(dòng)時(shí)間30min。法向載荷加載到對(duì)磨件上，加載載荷為30N。通過(guò) 電腦控制程序，采集數(shù)據(jù)，記錄摩擦系數(shù)隨著時(shí)間變化的曲線。測(cè)量磨損前后堆焊試樣的重 量損失，測(cè)量前后用無(wú)水乙醇超聲清洗約2分鐘~3分鐘。各實(shí)施實(shí)例堆焊金屬的密度參 照國(guó)標(biāo)GB/T10421-2002進(jìn)行測(cè)定。將堆焊金屬的磨損失重?fù)Q算成磨損體積。堆焊金屬的 耐磨性以正式磨損的磨損體積來(lái)衡量。每種焊絲測(cè)試三個(gè)試樣，取平均值。圖9是試驗(yàn)1 至5制成的高鉻鑄鐵耐磨堆焊自保護(hù)藥芯焊絲堆焊金屬磨損體積和對(duì)磨球磨損體積，1是 試驗(yàn)1的堆焊層，2是試驗(yàn)1的陶瓷球，3是試驗(yàn)2的堆焊層，4是試驗(yàn)2的陶瓷球，5是試驗(yàn) 3的堆焊層，6是試驗(yàn)3的陶瓷球，7是試驗(yàn)4的堆焊層，8是試驗(yàn)4的陶瓷球，9是試驗(yàn)5的 堆焊層，10是試驗(yàn)5的陶瓷球，從圖中可以看到隨著納米改性劑含量的增加，堆焊層磨損體 積先減小后增加，當(dāng)納米改性劑含量為〇. 6%的時(shí)候，堆焊層的磨損體積最小，耐磨性最好。 對(duì)磨陶瓷球的磨損體積遠(yuǎn)小于堆焊層的磨損體積，變化不明顯。
[0062] (5)堆焊層顯微硬度測(cè)試
[0063] 在Q235鋼板上，按照國(guó)標(biāo)GB/T25777-2010進(jìn)行堆焊，堆焊五層，利用線切割在焊 道表面切取lOmmXIOmmXIOmm的試樣，打磨掉表面l-2mm。測(cè)試面為堆焊層上表面，利用 600目-2000目的金剛砂砂紙打磨，用金剛石拋光膏拋光，用6%硝酸酒精溶液腐蝕。利用 HXS-1000AK顯微硬度計(jì)測(cè)試堆焊層初生碳化物和共晶組織硬度，加載100g，控制加載時(shí)間 和保載時(shí)間均為l〇s。為了避免隨機(jī)誤差，每種堆焊樣品中的初生碳化物和共晶組織顯微硬 度各測(cè)量十次，取平均值。圖10是碳化物硬度曲線圖，曲線1是碳化物硬度，曲線2是共晶 基體硬度，從圖中可以看出納米改性劑顯著提高了堆焊層初生碳化物的硬度，共晶組織的 硬度提高不明顯。與未添加納米改性劑的堆焊層相比，當(dāng)納米改性劑含量為〇. 6%的時(shí)候， 堆焊層初生碳化物和共晶組織具有最大的硬度。納米改性劑含量為1. 2%的時(shí)候，堆焊層中 初生碳化物和共晶組織的硬度有所降低。
[0064] (6)堆焊合金功函數(shù)測(cè)試
[0065] 在Q235鋼板上，按照國(guó)標(biāo)GB/T25777-2010進(jìn)行堆焊，堆焊五層，利用線切割在焊 道表面切取lOmmXIOmmXIOmm的試樣，打磨掉表面l-2mm。測(cè)試面為堆焊層上表面，利用 600目-2000目的金剛砂砂紙打磨，用金剛石拋光膏拋光。拋光以后的所有樣品一次性測(cè)試 完成，避免長(zhǎng)時(shí)間在空氣中放置。采用掃描開爾文探針測(cè)試樣品表面的功函數(shù)，測(cè)試系統(tǒng)包 括數(shù)字振蕩器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和樣品移動(dòng)系統(tǒng)，使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制。采用直徑1mm的金探 針在10_X 10_的樣品表面積上測(cè)試。每種樣品測(cè)試結(jié)果取3-5次測(cè)試后的平均值。圖 11是功函數(shù)圖，從圖中發(fā)現(xiàn)，納米改性劑提高了堆焊合金的功函數(shù)。電子功函數(shù)的值越高， 金屬對(duì)電子的束縛能力越強(qiáng)，說(shuō)明電子從表面逸出越困難，堆焊合金活性降低。納米改性劑 提高了堆焊合金的穩(wěn)定性。此外，功函數(shù)和過(guò)渡金屬材料的彈性模量有一定的關(guān)系。功函 數(shù)越大，彈性模量越大，說(shuō)明材料抵抗彈性變形的能力較強(qiáng)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種納米改性含硼高鉻鑄鐵耐磨堆焊自保護(hù)藥芯焊絲的藥芯，其特征在于納米改 性含硼高鉻鑄鐵耐磨堆焊自保護(hù)藥芯焊絲的藥芯按重量百分比是由72%~85%的高鉻鑄 鐵粉、1 %~4 %的電解錳粉、2 %~6 %的硅鐵粉、4 %~8 %的硼鐵粉、2 %~6 %的石墨粉、 2%~4%的鋁鎂合金粉和0. 3%~1. 5%的納米改性劑組成。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米改性含硼高鉻鑄鐵耐磨堆焊自保護(hù)藥芯焊絲的藥 芯，其特征在于所述的納米改性劑為納米稀土氧化物、納米稀土碳化物和納米稀土氮化物 中的一種或幾種的混合。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種納米改性含硼高鉻鑄鐵耐磨堆焊自保護(hù)藥芯焊絲的藥 芯，其特征在于所述的納米稀土氧化物為L(zhǎng)a203、Nb203、Eu203、Gd203、Tb203、Er203、Yb203、Ce02 和Y2〇3中的一種或幾種的混合物。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種納米改性含硼高鉻鑄鐵耐磨堆焊自保護(hù)藥芯焊絲的藥 芯，其特征在于所述的納米稀土碳化物為Y3C、CeC2、PrC2、NdC2、SmC2、EuC2、GdC2、TbC2、DyC2、 HoC2、ErC2、TmC2、YbCjPLaC2中的一種或幾種的混合物。5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種納米改性含硼高鉻鑄鐵耐磨堆焊自保護(hù)藥芯焊絲的藥 芯，其特征在于所述的納米稀土氮化物為YN、CeN、PrN、NdN、SmN、EuN、GdN和TbN中的一種 或幾種的混合物。
【專利摘要】一種納米改性含硼高鉻鑄鐵耐磨堆焊自保護(hù)藥芯焊絲的藥芯，涉及一種高鉻鑄鐵耐磨堆焊自保護(hù)藥芯焊絲的藥芯。本發(fā)明是為了解決目前高鉻鑄鐵堆焊合金耐磨性差的技術(shù)問(wèn)題。本發(fā)明是由高鉻鑄鐵粉、電解錳粉、硅鐵粉、硼鐵粉、石墨粉、鋁鎂合金粉和納米改性劑組成。本發(fā)明的納米改性含硼高鉻鑄鐵型堆焊合金的組織由初生M7C3碳化物、共晶M7C3碳化物、馬氏體和殘余奧氏體構(gòu)成。本發(fā)明的鉻鑄鐵耐磨堆焊自保護(hù)藥芯焊絲可用于礦山水泥立磨輥、磨煤機(jī)磨輥和磨盤、高爐料鐘和料斗、破碎機(jī)錘頭的修復(fù)制造等。
【IPC分類】B23K35/368, B23K35/40, B23K35/30
【公開號(hào)】CN105269183
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510869603
【發(fā)明人】王鈾, 勾俊峰, 劉賽月
【申請(qǐng)人】哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【公開日】2016年1月27日
【申請(qǐng)日】2015年12月1日