一种高耐磨性焊接材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于焊接材料技术领域，具体涉及一种高耐磨性焊接材料及其制备方法，药芯焊条由药芯和药皮组成，所述药芯由如下质量百分比的各组分组成：电解锰11.0‑18.5%、镍粉4.5‑7.0%、钒钛铸铁粉4.0‑8.0%、硼铁粉3.0‑6.0%、石墨粉0.5‑3.0%、稀土硅铁合金粉0.1‑1.0%、稳弧剂0.5‑4.0%，余量为铁粉。本申请以钒钛铸铁的形式向体系中引入钒和钛，效果优于以钒铁、钛铁的形式添加钒和钛，可能是由于钒钛铸铁中钒和钛本身形成了高硬度的碳化物和氮化物，从而可以直接向体系内引入钒和钛的碳化物和氮化物，使他们弥散在整个体系内，显著提高焊条的耐磨性；体系中引入的硼可以在奥氏体晶界富集，并起到强化晶界的作用，碳作为强奥氏体扩大元素，可以固溶于间隙内，增加强度。

A High Wear Resistance Welding Material and Its Preparation Method

【技术实现步骤摘要】
一种高耐磨性焊接材料及其制备方法
本专利技术属于焊接材料
，具体涉及一种高耐磨性焊接材料及其制备方法。
技术介绍
药芯焊条不仅可以连续进行焊接，焊接效率高，焊缝美观，而且与实心焊条相比，药芯焊条的成分可控，可以根据需求添加所需成分，是一种具有良好发展前景的焊接材料。金属作为一种高硬度材料，使用过程中造成磨损是不可避免的，为了改善金属表面的耐磨损性能，人们往往会通过堆焊在金属表面制备一层堆焊层，提高金属表面的耐磨性、抗氧化性等各项性能，提高金属材料的使用寿命。中国专利文献CN107262960A公开了一种高强度高耐蚀奥氏体不锈钢药芯焊条，该药芯焊条由药粉和外层不锈钢带组成，外皮和药粉中各组分占焊条中重量的百分比为：C≤0.025％，Si：0.1-0.5％，Mn：0.5-1.9％，Cr：18-20％，Ni：9.5-12％，Mo：0.5-3.0％，Ti：0.1-0.5％；N：0.05-0.2％，Al2O3：02-2.5％，SiO2：2-5％，BaCO3：0.2-2％，氟化物：0.1-2.5％，该焊条中N含量达到0.05-0.2％，焊条中较高的氮含量咋加上空气中以及母材中的氮，会降低焊接接头的冲击韧性和延展性，而且可能会导致焊缝中出现气孔，影响焊接质量，耐磨性差。
技术实现思路
为了获得具有较高耐磨性的焊接材料，本专利技术公开了一种高耐磨性焊接材料及其制备方法，该焊接材料通过添加钒钛铸铁粉，并与其它组分协同作用，有效提高的焊接材料的耐磨性。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种高耐磨性焊接材料，由药芯和药皮组成，所述药芯由如下质量百分比的各组分组成：电解锰11.0-18.5％、镍粉4.5-7.0％、钒钛铸铁粉4.0-8.0％、硼铁粉3.0-6.0％、石墨粉0.5-3.0％、稀土硅铁合金粉0.1-1.0％、稳弧剂0.5-4.0％，余量为铁粉。作为优选，上述药芯由如下质量百分比的各组分组成：电解锰12.0-18.0％、镍粉4.5-6.0％、钒钛铸铁粉4.0-7.0％、硼铁粉3.0-5.0％、石墨粉0.5-2.5％、稀土硅铁合金粉0.5-1.0％、稳弧剂1.0-4.0％，余量为铁粉。作为优选，上述药芯由如下质量百分比的各组分组成：电解锰13.0-15.0％、镍粉5.0-6.0％、钒钛铸铁粉5.0-7.0％、硼铁粉3.0-4.0％、石墨粉1.0-2.5％、稀土硅铁合金粉0.8-1.0％、稳弧剂1.5-3.0％，余量为铁粉。作为优选，上述药皮为低碳钢带，所述低碳钢带厚度为0.4-0.8mm，宽度为8-12mm。作为优选，上述电解锰、镍粉、钒钛铸铁粉、硼铁粉、石墨粉、稀土硅铁合金粉和铁粉的粒径均为50-100μm。作为优选，上述药芯填充率为30-35％。一种高耐磨性焊接材料的制备方法，包括如下具体步骤：(1)按比例称取各组分，然后于150-180℃下干燥3-5h，得到药芯粉末，药芯粉末中含水量小于400ppm；(2)将药皮轧制成U形槽，然后加入干燥后的药芯粉末；(3)将U型槽闭合，然后进行减径拉拔。作为优选，上述拉拔后焊条直径为2.0-3.0mm。本专利技术具有如下的有益效果：(1)本申请以钒钛铸铁的形式向体系中引入钒和钛，效果由于以钒铁、钛铁的形式添加钒和钛，可能是由于钒钛铸铁中钒和钛本身形成了高硬度的碳化物和氮化物，从而可以直接向体系内引入钒和钛的碳化物和氮化物，使他们弥散在整个体系内，显著提高焊条的耐磨性；(2)体系中引入的硼可以在奥氏体晶界富集，并起到强化晶界的作用，碳作为强奥氏体扩大元素，可以固溶于间隙内，阻碍错位运动，增加强度，而且未固溶的部分碳可以与Ti等元素形成超硬物质弥散在体系内，增加耐磨性；(3)稀土硅铁合金中的稀土可以显著降低非金属夹杂物到来的危害，起到净化作用，还有助于细化晶粒，促使错位密度提高，加快加工硬化速度，进一步提高耐磨性，而且以稀土硅铁的形式引入可以减少稀土元素分离过程中的资源浪费，节约成本，而且稀土硅铁中的硅有利于脱氧，提高焊缝质量。具体实施方式现在结合实施例对本专利技术作进一步详细的说明。高耐磨性焊接材料的制备方法，包括如下具体步骤：(1)按比例称取各组分，然后于150-180℃下干燥3-5h，得到药芯粉末，药芯粉末中含水量小于400ppm；(2)将药皮轧制成U形槽，然后加入干燥后的药芯粉末；(3)将U型槽闭合，然后进行减径拉拔。其中，稳弧剂由K4O4Ti、Na2O和Na3AlF6按质量比8:2:1组成。药皮为低碳钢带，所述低碳钢带厚度为0.4-0.8mm，宽度为8-12mm。电解锰、镍粉、钒钛铸铁粉、硼铁粉、石墨粉、稀土硅铁合金粉、稳弧剂和铁粉的粒径均为50-100μm。药芯填充率为30-35％。实施例1-5和对比例1-4的各组分含量及条件参数见表1。表1用实施例1-5和对比例1-4所制备高耐磨性在高锰钢上进行堆焊，所获得堆焊层的力学性能见表2。其中，对焊层相对耐磨性以M13高锰钢作为对比，用本专利技术所制备对焊层的失重量与M13高锰钢的失重量相比得到的结果。表2以上述依据本专利技术的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项专利技术技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项专利技术的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高耐磨性焊接材料，由药芯和药皮组成，其特征在于：所述药芯由如下质量百分比的各组分组成：电解锰11.0‑18.5%、镍粉4.5‑7.0%、钒钛铸铁粉4.0‑8.0%、硼铁粉3.0‑6.0%、石墨粉0.5‑3.0%、稀土硅铁合金粉0.1‑1.0%、稳弧剂0.5‑4.0%，余量为铁粉。

【技术特征摘要】
1.一种高耐磨性焊接材料，由药芯和药皮组成，其特征在于：所述药芯由如下质量百分比的各组分组成：电解锰11.0-18.5%、镍粉4.5-7.0%、钒钛铸铁粉4.0-8.0%、硼铁粉3.0-6.0%、石墨粉0.5-3.0%、稀土硅铁合金粉0.1-1.0%、稳弧剂0.5-4.0%，余量为铁粉。2.如权利要求1所述的高耐磨性焊接材料，其特征在于：所述药芯由如下质量百分比的各组分组成：电解锰12.0-18.0%、镍粉4.5-6.0%、钒钛铸铁粉4.0-7.0%、硼铁粉3.0-5.0%、石墨粉0.5-2.5%、稀土硅铁合金粉0.5-1.0%、稳弧剂1.0-4.0%，余量为铁粉。3.如权利要求1所述的高耐磨性焊接材料，其特征在于：所述药芯由如下质量百分比的各组分组成：电解锰13.0-15.0%、镍粉5.0-6.0%、钒钛铸铁粉5.0-7.0%、硼铁粉3.0-4.0%、石墨粉1.0-2.5%、稀土硅铁合金粉0.8...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋红军，
申请(专利权)人：丹阳市华龙特钢有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32