碳化钨铁基自熔合金堆焊材料及堆焊方法技术

本发明专利技术公开了一种碳化钨铁基自熔合金堆焊材料及堆焊方法，所述堆焊材料为铁基自熔合金和20％‑30％重量份的碳化钨的混合物，堆焊层显微组织由多角形碳化钨和共晶组成。堆焊方法包括：将铁基自熔合金和碳化钨粉末在自动混料机中混合均匀；将混合粉末与水玻璃混合，冷压成形，得到涂层；将涂层涂敷在基体表面，放入烘箱烘干，然后在空气中自然冷却；利用二氧化碳气体保护焊作为热源，在基体表面堆焊所述混合粉末，堆焊层显微组织由多角形碳化钨和少量共晶组成。本发明专利技术克服了现有堆焊材料表面硬度和耐磨性差的问题，获得了高的表面硬度和耐磨性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于合金堆焊材料
，具体地说，涉及一种碳化钨铁基自熔合金堆焊材料及堆焊方法。
技术介绍
很多零件在长期使用和服役过程中发生材料表面严重磨损而失效。堆焊是一种表面改性处理方法，指将具有一定使用性能的合金材料借助一定的热源手段熔覆在母体材料的表面，以赋予母材特殊使用性能或使零件恢复原有形状尺寸的工艺方法。它可以提高零件使用寿命，使普通材料表面获得耐磨、耐腐蚀、高硬度的堆焊层。堆焊材料有铁基自熔合金、镍基自熔合金、钴基自熔合金等。然而现有堆焊材料存在表面硬度和耐磨性差的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术针对上述的问题，提供了一种碳化钨铁基自熔合金堆焊材料及堆焊方法，克服现有堆焊材料表面硬度和耐磨性差的问题，获得高的表面硬度和耐磨性。为了解决上述技术问题，本专利技术公开了一种碳化钨铁基自熔合金堆焊材料，所述堆焊材料为铁基自熔合金和20％-30％重量份的碳化钨的混合物，碳化钨的粒度为100-200目，堆焊层显微组织由多角形碳化钨和共晶组成。进一步地，所述堆焊材料在基体表面堆焊层厚度为2-3mm。进一步地，所述基体为Q235钢。进一步地，所述堆焊层硬度值为65.7HRC。进一步地，所述堆焊层磨损量为11.7mg。进一步地，所述铁基自熔合金为Fe314。本专利技术还公开了一种碳化钨铁基自熔合金堆焊材料的堆焊方法，包括：将铁基自熔合金和20％-30％重量份的碳化钨粉末在自动混料机中混合均匀，得混合粉末；将所述混合粉末与水玻璃混合，冷压成形，得到具有规则形状、均匀厚度的混合粉末涂层；将所述涂层涂敷在基体表面，放入烘箱烘干，然后在空气中自然冷却；利用二氧化碳气体保护焊作为热源，在基体表面堆焊所述混合粉末涂层，获得的堆焊层显微组织由多角形碳化钨和少量共晶组成。进一步地，所述涂层涂敷在基体表面的厚度为2-3mm。进一步地，所述二氧化碳气体流量控制为10L/min。进一步地，所述堆焊的工艺参数为：送丝速度为0.35m/min，焊接电流为180A，电弧电压为25V，电源极性为直流正接。与现有技术相比，本专利技术可以获得包括以下技术效果：(1)本专利技术在铁基自熔合金粉末中加入具有高硬度、高耐磨性、高熔点等特性的碳化钨作为堆焊材料，利用二氧化碳保护焊作为热源进行堆焊，克服现有堆焊材料表面硬度和耐磨性差的问题，从而获得高的表面硬度和耐磨性；堆焊层显微组织由多角形碳化钨和少量共晶组成，该组织形式可以获得高的硬度和小磨损量。(2)当涂层厚度为3mm，WC含量达到30％，堆焊层显微组织由多角形碳化物(碳化钨)和少量共晶组成，硬度值达到最高为65.7HRC，磨损量最低为11.7mg。当然，实施本专利技术的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本专利技术的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为本专利技术对比例1的堆焊层金相组织；图2为本专利技术对比例2的堆焊层金相组织；图3为本专利技术实施例1的堆焊层金相组织×400；图4为本专利技术实施例2的堆焊层金相组织×400。具体实施方式以下将配合实施例来详细说明本专利技术的实施方式，藉此对本专利技术如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。本专利技术提供一种碳化钨铁基自熔合金堆焊材料，所述堆焊材料为铁基自熔合金和20％-30％重量份的碳化钨的混合物，碳化钨的粒度为100-200目，堆焊层显微组织由多角形碳化钨和少量共晶组成。其中，碳化钨粉末的重量份是相对于铁基自熔合金的重量，加入WC可以使金属材料表面硬度、耐磨性提高，可应用在有硬度和耐磨性要求高的场合，但是碳化钨含量过高会造成堆焊层与母材即Fe314冶金结合不好，因此碳化钨用量选择20％-30％。碳化钨的粒度需选择合适范围，过大或过小均会降低耐磨性，因此碳化钨的粒度选择100-200目。优选的，堆焊材料在基体表面堆焊层厚度为2-3mm。其中，厚度太小导致堆焊层受母材稀释率影响大，降低了性能，厚度太大造成焊不透或是堆焊层与母材冶金结合不好，因此厚度选择2-3mm。优选的，所述堆焊层硬度值为65.7HRC。优选的，所述堆焊层磨损量为11.7mg。本实施例中所用的基体材料为Q235钢，试样尺寸加工成100mm×40mm×10mm，成分如表1。表1Q235钢成分(质量分数，％)本实施例所用Fe基自熔合金牌号为Fe314(成分见表2)，是高铬铸铁型铁基自熔性合金粉末，属于Fe-Cr-B-Si系自熔合金，是在高铬铸铁耐磨合金成分的基础上添加B，Si，Ni等元素研制而成的。表2Fe314的自熔合金成分(质量分数，％)本专利技术还提供一种碳化钨铁基自熔合金堆焊材料的堆焊方法，包括以下步骤：步骤1：将铁基自熔合金和20％-30％重量份的碳化钨粉末(粒度为100-200目)在自动混料机中混合均匀，得混合粉末；其中碳化钨粉末的重量份是相对于铁基自熔合金的重量。步骤2：将所述混合粉末与一定量的水玻璃混合，冷压成形，得到具有规则形状、均匀厚度的混合粉末涂层；其中水玻璃起粘结的作用，其用量要适中，水玻璃用量以混合粉末能成块为宜。由于采用二氧化碳气体保护堆焊，引弧前堆放在母材上的合金粉末粒度较小易被气流吹散。引弧后，二氧化碳气体保护焊电弧吹力较大，焊炬移动时，会将涂敷于试样表面的粉末向前推进，导致堆焊层合金成分分布不均，因此将混合粉末和一定量的水玻璃混合，冷压成形，得到具有规则形状、均匀厚度的混合粉末涂层。步骤3：将所述涂层涂敷在基体表面，放入烘箱烘干，然后在空气中自然冷却；步骤4：利用二氧化碳气体保护焊作为热源，在基体表面堆焊所述混合粉末涂层，获得的堆焊层显微组织由多角形碳化钨和少量共晶组成。其中多角形碳化钨和少量共晶的组织形式可以获得高的硬度和小磨损量。进一步地，所述涂层涂敷在基体表面的厚度为2-3mm。进一步地，所述二氧化碳气体流量控制为10L/min。进一步地，堆焊层的硬度值最大为65.7HRC，磨损量最小为11.7mg。进一步地，所述堆焊的工艺参数为：焊丝为高锰焊丝H08Mn2SiA，焊丝直径为1.0mm，送丝速度为0.35m/min，焊接电流为180A，电弧电压为25V，电源极性为直流正接。实施例1步骤1：将铁基自熔合金Fe314和20％重量份的碳化钨粉末在自动混料机中混合均匀，得混合粉末；步骤2：将所述混合粉末与一定量的水玻璃混合，冷压成形，得到具有规则形状、均匀厚度的混合粉末涂层；步骤3：将所述涂层涂敷在基体Q235钢表面，涂敷厚度为3mm，放入烘箱烘干，然后在空气中自然冷却；步骤4：利用二氧化碳气体保护焊作为热源，控制二氧化碳气体流量为10L/min，在基体Q235钢表面堆焊所述混合粉末涂层，堆焊层显微组织由多角形碳化钨和少量共晶组成。堆焊的工艺参数为：焊丝为高锰焊丝H08Mn2SiA，焊丝直径为1.0mm，送丝速度为0.35m/min，焊接电流为180A，电弧电压为25V，电源极性为直流正接。实施例2步骤1：将铁基自熔合金Fe314和30％重量份的碳化钨粉末在自动混料机中混合均匀，得混合粉末；步骤2：将所述混合粉末与一定量的水玻璃混合，冷压成形，得到具有规则形状、均匀厚度的混合粉末涂层；步骤3：将所述涂层涂敷在基本文档来自技高网...

【技术保护点】
碳化钨铁基自熔合金堆焊材料，其特征在于，所述堆焊材料为铁基自熔合金和20％‑30％重量份的碳化钨的混合物，碳化钨的粒度为100‑200目，堆焊层显微组织由多角形碳化钨和共晶组成。

【技术特征摘要】
1.碳化钨铁基自熔合金堆焊材料，其特征在于，所述堆焊材料为铁基自熔合金和20％-30％重量份的碳化钨的混合物，碳化钨的粒度为100-200目，堆焊层显微组织由多角形碳化钨和共晶组成。2.如权利要求1所述的碳化钨铁基自熔合金堆焊材料，其特征在于，所述堆焊材料在基体表面堆焊层厚度为2-3mm。3.如权利要求2所述的碳化钨铁基自熔合金堆焊材料，其特征在于，所述基体为Q235钢。4.如权利要求2所述的碳化钨铁基自熔合金堆焊材料，其特征在于，所述堆焊层硬度值为65.7HRC。5.如权利要求2或4所述的碳化钨铁基自熔合金堆焊材料，其特征在于，所述堆焊层磨损量为11.7mg。6.如权利要求1所述的碳化钨铁基自熔合金堆焊材料，其特征在于，所述铁基自熔合金为Fe314。7.碳化钨铁基自熔合金堆焊材料的堆焊方法，其特征在于，包括：将铁基自熔合金和2...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟媛媛，高志玉，李明伟，任瑞晨，王鹏，
申请(专利权)人：辽宁工程技术大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21