耐高温磨耗轧辊修护用焊接合金材料制造技术

本发明专利技术是关于一种耐高温磨耗辊轮修护用焊接合金材料，该焊接合金材料的化学成分重量百分比范围为“Ｃ：０．１～０．２５％、Ｓｉ：０．２～１．５％、Ｍｎ：０．６～３．０％、Ｃｒ：２．５～４．５％、Ｎｉ：２～４．５％、Ｍｏ：１．８～３．５％、Ｗ：～３．５％、Ｖ：～１％、Ｎｂ：～０．５％”组成，由Ｃ及Ｃｒ的降低，熔金的网状组织呈现较不稳定状态，而使其易于消除，使组织硬度更加均匀，以避免造成焊痕，另配合欲焊接时先进行３００℃～４００℃的预热及层温程序，而焊后的热处理温度，即回火温度控制于５５０℃～６００℃间，使焊后焊道与焊道交界的硬度差不得大于０．５ＨＲＣ。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术关于一种耐高温磨耗辊轮修护用焊接合金材料，尤指一种可确实解决于高温金属与金属磨耗的环境中，二对磨物体所产生的烧附现象及降低由加焊硬面熔接法所产生的焊痕于研磨过程中所造成的影响，而不仅使研磨的效果佳，且避免被研磨物表面受伤而形成次级品。目前所使用的加焊硬面熔接法有多种，如瓦斯熔接、包覆电弧熔接、潜弧熔接、钝气电弧熔接等，各种熔接法各有其特色，因此可视欲施行之处及条件而作选择，然除了依所需而选用不同的熔接法外，更须考量磨耗的种类、加焊硬面熔接的母材及加焊硬面用的焊材等等因素。以上述制钢工厂的热轧制程来论，其磨耗的种类即属金属间滑动的高应力磨耗，此磨耗是因金属间相接触而引起的现象，使金属表面的微小突起面凝著，而较软的金属即被拉裂而发生磨耗，而于滑动磨耗产生时，磨耗面间的接触压力为可承受磨耗的金属硬度三分之一以下时，磨耗通常较小，因此硬度越高的金属，其耐磨耗性越优良，但若磨耗面间的接触压力为硬度的三分之一以上时，塑性域扩大到磨耗面使磨耗量急增，而在此状态时，接触压力大于磨耗金属的降伏压力，故会造成磨耗面的塑性变形，增加磨耗面间的实质接触面积。因此于热轧制程中，欲进行辊轮的加焊硬面熔接法，即须顾及辊轮与钢带间因金属间滑动的高应力磨耗，因此焊接合金材料进行焊接程序后所形成熔金组织，可具备一定的硬度，乃是必要的要求，而除了此要求外，于滑动磨耗中易产生的烧附(heat adhesion)现象，也是须待改善的，尤其在磨耗的二金属面是属同一类材料时，此烧附的情形更是明显，再者，于进行加焊硬面熔接法时，是以多道焊接的方式进行，因此焊道中间的组织与焊道间交界，即热影响区的组织有明显不同，若未经适当制程处理，会于交界处即会形成焊痕，而当辊轮与钢带间的接触压力较大时，焊痕及烧附会更加明显，而影响研磨后的钢带表面。因在上述种种因素下，热轧制程中，对于辊轮加焊硬面熔接法中所选用的焊接合金材料有所选择，希能达到上述高硬度、避免烧附现象及减少焊痕的目的，而于目前市售的主要产品，为类似ASTM H12的热作工具钢焊材，该焊材ASTM H12的化学成分为“C0.3～0.4％，Cr4.75～5.5％，Mo1.25％～1.75％，V0.2～0.5％W1.0～1.7％”。当焊接完后，并施以500℃的应力消除回火，一般而言，上述材料并无法完全满足使用上的需求，主要原因为上述材料与制程的配合，并无法完全消除热影响区组织差异的问题，而造成此差异的原因，是因熔接金属受到下一焊道热的影响，而在热影响区产生不同形状的网状组织，如图3所示，即为上述材料于焊接后于热影响区产生不同形状网状组织的显微组织照片，故导致于交界处的耐磨耗性及耐蚀性与其他部份相异，此即为造成焊痕主要原因之一。为解决上述问题，本专利技术者乃思及应就焊接材料进行开发，并提供可与新材料搭配的焊接制程条件，而解决目前辊轮进行加焊硬面熔接法时所存在的问题。本专利技术设计的另一主要目的，是将本专利技术的合金材料欲焊接时先进行300℃～400℃的预热及层温程序，焊后再施以550℃～600℃间的回火处理，使不同网状组织的硬度差低于0.5HRC，并防止焊痕发生。本专利技术一种耐高温磨耗辊轮修护用焊接合金材料，其特征在于，该焊接合金材料的化学成份重量百分比范围为″C0.1～0.25％、Si0.2～1.5％、Mn0.6～3.0％、Cr2.5～4.5％、Ni2～4.5％、Mo1.8～3.5％、W～3.5％、V～1％、Nb～0.5％″组成。其中该合金材料所配合的制程，可于焊接时先进行300℃～400℃的预热及层温程序，而焊后的热处理温度，即回火温度控制于550℃～600℃间，使焊后焊道与焊道交界的硬度差不得大于0.5HRC。其中该合金材料可适用于Co2焊接。其中该合金材料可适用于潜弧焊。其中该合金材料可适用于自遮护焊接。图2是本专利技术焊接合金材料的试验数据值与比较例的试验数据值。图3是现有焊料于焊道交界的显微组织照片。本专利技术的焊接合金得以制成焊线，其是将钢制铁皮轧制成管状，并于管内填充焊接合金即可形成焊线，而焊接合金的化学成分重量百分比范围为C0.1～0.25％、Si0.2～1.5％、Mn0.6～3.0％、Cr2.5～4.5％、NiMo1.8～3.5％、W～3.5％、V～1％、Nb～0.5％″组成，由以上成份范围的合金，其网状组织较不稳定而易于消除，而不仅不会降低熔金的耐磨性及耐蚀性，且可防止焊痕的发生，而为使审查员了解各成分合金所界定范围的特性，特一一说明如下C0.1～0.25％因C可提高熔接金属的硬度，并预期可提高材料的耐磨耗性，若C含量低于0.1％时，则效果无法显现，当C含量超过0.25％时，则熔金的网状组织会变得较稳定而不易消除，因此C含量需介于0.1～0.25％间。Si0.2～1.5％Si具有脱氧作用，若含量不超过0.2％，则脱氧效果不佳，若超过1.5％，则效果达饱和，且容易形成高温龟裂，所以Si含量应介于0.2～1.5％间。Mn0.6～3.0％Mn与Si相同具有脱氧的作用，另外它亦可提高材料的硬化能，因此若含量不足0.6％，则将不十分有效果，若含量超过3％，则效果已达饱和，所以Mn含量应介于0.6～3.0％之间。Cr2.5～4.5％Cr不足2.5％则熔金硬度及耐蚀性无法维持，超过4.5％时会使熔金的网状组织趋于稳定而不易消除，更甚者发生烧附现象，因此Cr含量必须介于2.5～4.5％。Ni2～4.5％Ni可增加熔金的韧性及耐蚀性，于本专利技术的焊料合金中为与C、Cr及Mo同为最重要的合金元素之一，用来恢复因Cr降低而失去的耐蚀性，其含量若低于2％，则耐蚀效果不佳，含量高于4.5％的效果已达饱和，且会导致高温龟裂，因此适量的含量为2～4.5％之间。Mo1.8～3.5％Mo具有抗回火软化的功能，尤其在高温高压的场合，若无适当高温强度支撑，则磨耗会加速，且焊痕及烧附的发生机率亦会提高，Mo含量在1.8％以下则效果不佳，若超过3.5％则效果已达饱和，因此Mo含量应介于1.8～3.5％之间。W～3.5％W同Mo具有抗回火软化及提高硬度的功能，由于W比Mo更易形成碳化物，因此对耐磨耗性的提升亦有效果，含量超过3.5％则效果达到饱和，所以含量应在3.5％内。V～1％、Nb～0.5％上述二元件均具有细化晶粒及二次析出硬化的效果，可增加耐耗性，而若V含量超过1％时效果已达饱和，Nb含量超过0.5％会使焊渣剥离性变差，因此两者适当的含量分别为V～1％，而Nb～0.5％。而上述焊接合金材料的焊材并不会因使用焊接型态的不同而改变其特性，如潜弧焊、自遮护焊、Co2焊接等均可适用。另本专利技术更可配合下列的制程而获得更佳的效果，而目前市售焊材所使用的制程是于焊接后采以500℃的回火处理，选择此温度的考量，除了应力消除外，更重要的是为维持熔金的硬度不受温度的影响，以获最佳的耐磨耗性，但此条件在高应力的金属与金属磨耗的场合却无法避免焊痕的发生；因此本专利技术者除了上述焊接合金材料的研发外，更发现施以适当温度的回火处理，可使不同网状组织的硬度差低于0.5HRC，并防止焊痕发生，然于实验中发现当回火处理的温度高于600℃时，虽亦可让网状组织的硬度差值低于0.5HRC，但当温度提高时，时让熔金的硬度下降而造成磨耗速率加快，因此适当的回火处理温本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耐高温磨耗辊轮修护用焊接合金材料，其特征在于，该焊接合金材料的化学成份重量百分比范围为″Ｃ：０．１～０．２５％、Ｓｉ：０．２～１．５％、Ｍｎ：０．６～３．０％、Ｃｒ：２．５～４．５％、Ｎｉ：２～４．５％、Ｍｏ：１．８～３．５％、Ｗ：～３．５％、Ｖ：～１％、Ｎｂ：～０．５％″组成。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周泰盛，
申请(专利权)人：天泰銲材工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]