【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于焊接材料，涉及一种高硬度铁基耐磨堆焊药芯焊丝。
技术介绍
1、目前提高工件表面耐磨性、修复失效工件主要有以下几种方式：激光熔覆、等离子弧堆焊、自动埋弧堆焊等，但以上方式操作不便，不利于野外作业，更不利于对大型工件进行堆焊熔覆，同时堆焊层厚度难以提高，材料利用率低，合金成分控制不易。
2、药芯焊丝是继焊条和实心焊丝之后的第四代焊接材料。药芯焊丝可以向焊缝金属过渡合金元素，对焊缝有明显的冶金作用。通过改变药芯焊丝中合金元素的种类和配比，还能实现不同的焊接性能来满足预期的需求，同时药芯焊丝熔覆效率高，不仅可以应用于mig/mag焊同样可以应用于手工tig焊以便于野外操作，在制造或修复大型的易磨损零件方面具有独特的优势。因此药芯焊丝是一种发展前途非常广泛的焊接材料，在耐磨堆焊中有着广泛的应用；但是目前市面上的铁基焊丝硬度普遍不够，且制备的涂层易开裂。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供高硬度铁基耐磨堆焊药芯焊丝，提高了目前耐磨堆焊药芯焊丝硬度低且易开裂的情况。
2、本专利技术的目的还在于提供高硬度铁基耐磨堆焊药芯焊丝的制备方法。
3、本专利技术所采用的第一种技术方案是，高硬度铁基耐磨堆焊药芯焊丝，由外皮和药芯组成，药芯按质量百分比由以下组分组成：c:4-6％、mn:2-3％、si:0.3-0.6％、cr:8-12％、ti:5-7％、wc:18-22％，其余为铁粉；药芯焊丝的药芯填充率为20％-25％。
4、焊丝的外皮材料
5、本专利技术焊丝化学成分设计的依据具体如下：
6、通过加入c、mn、si、cr、ti、wc合金元素形成硬质碳化物并弥散分布于堆焊金属中，达到弥散强化效果从而提高材料的硬度、耐磨性。
7、c对焊接性及焊缝金属组织性能的影响主要表现在提高强度和硬度。它能够与堆焊层中的合金元素相互作用，形成高硬度碳化物来增强耐磨性，但c元素含量过高容易导致开裂。
8、si、mn具有较好的固溶强化作用，其次，si、mn一般用于联合脱氧，减少因堆焊层增氧引起的堆焊层金属脆化。mn能改善钢的品质，降低钢的脆性，提高钢的热加工性能，在室温下mn、si能溶于铁素体中，对钢有一定的强化作用。
9、cr元素能与c元素相互作用形成碳化物(m3c，m7c3和m23c6)来增强硬度和耐磨性，而且cr还能固溶于基体中，提高基体组织的硬度、耐磨性及耐蚀性。
10、ti元素是一种强碳化物形成的元素，容易与c元素生成tic硬质相颗粒。它们的熔点和硬度高，能够成为异质形核的核心，细化焊缝中的晶粒，同时还可提高堆焊熔敷金属的强度和韧性。
11、wc的熔点和硬度较高，弥散分布于基体组织中可以起到异质形核和阻碍晶粒长大的作用。同时wc颗粒在基体中产生“阴影保护”和“固定支撑”作用，提高基体组织的硬度和耐磨性，因此wc可以作为增强相，应用于耐磨堆焊药芯焊丝当中。当wc含量较少时不足以产生足够的硬质相来增强堆焊层的硬度与耐磨性，当wc含量较高时，大量增强相使得堆焊层与基层金属结合性能降低，同时过多增强相颗粒会使得堆焊层裂纹率大大提升，只有适当的合金元素配比才会达到更加稳定致密且高性能的效果。
12、本专利技术所采用的第二种技术方案是：高硬度铁基耐磨堆焊药芯焊丝的制备方法，具体操作步骤如下：
13、步骤1、按质量百分比分别称取c:4-6％、mn:2-3％、si:0.3-0.6％、cr:8-12％、ti:5-7％、wc:18-22％，其余为铁粉；
14、步骤2、将步骤1所称得的混合药粉充分搅拌，搅拌充分后放入烘干炉中，在150-200℃下、烘干2小时，得到药芯粉末；
15、步骤3、将低碳钢带通过成型机压槽轧制成u型槽，然后向u型槽中添加步骤2得到的药芯粉末，控制药芯粉末的填充率为20％-25％，再通过成型机将u型槽碾压闭合，用丙酮或无水乙醇擦拭干净再进行拉拔并不断减径，获得直径为1.2mm的药芯焊丝；
16、步骤4、用蘸有丙酮或无水乙醇的棉布擦拭焊丝上的油污，最终经拉丝机把焊丝拉直、盘成圆盘、密封包装，完成金属型药芯焊丝。
17、本专利技术的特点还在于，
18、低碳钢带按质量百分比分别为：c:0.021％、mn:0.15％、si:0.19％，其余为铁。
19、步骤3的低碳钢带宽度为7mm、厚度0.3mm，所述药芯焊丝直径为1.2mm-2.0mm。
20、该药芯焊丝以wc为主要增强相。
21、该药芯焊丝c元素含量高，常规情况下极易开裂，但本专利技术c元素与其他元素之间的联合作用不仅没有导致开裂反而强度得到了极大提升。这是由于碳含量在4％～6.5％范围内，随着碳含量的增加，c元素与cr、ti元素生产m7c3型初生碳化物数量不断增多，堆焊层金属硬度不断升高。
22、本专利技术的有益效果是：
23、(一)本专利技术提供一种金属型药芯焊丝，制备周期短，生产效率高，可适用于自动焊接设备。
24、(二)通过本专利技术金属型药芯焊丝，所得到的堆焊层具有良好的耐磨性以及高硬度可以适用于多种场所，或利用本专利技术对材料表面进行修复，具有一定的经济效益。
25、(三)本专利技术药芯焊丝具有良好的焊接工艺性，焊接飞溅少，焊接烟尘少，可进行全位置焊接，具有很高的熔敷效率。
26、(四)本专利技术得到的耐磨堆焊层，其表面硬度分布均匀，平均硬度可达hrc63以上，同时堆焊层厚度达10mm并无明显焊接缺陷。
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1.高硬度铁基耐磨堆焊药芯焊丝，其特征在于，由外皮和药芯组成，药芯按质量百分比由以下组分组成：C:4-6％、Mn:2-3％、Si:0.3-0.6％、Cr:8-12％、Ti:5-7％、WC:18-22％，其余为铁粉；所述药芯焊丝的药芯填充率为20％-25％。
2.根据权利要求1所述的高硬度铁基耐磨堆焊药芯焊丝，其特征在于，焊丝的外皮材料为低碳钢带。
3.高硬度铁基耐磨堆焊药芯焊丝的制备方法，其特征在于，具体操作步骤如下：
4.根据权利要求3所述的高硬度铁基耐磨堆焊药芯焊丝的制备方法，其特征在于，步骤3所述低碳钢带按质量百分比分别为：C:0.021％、Mn:0.15％、Si:0.19％，其余为铁。
5.根据权利要求3所述的高硬度铁基耐磨堆焊药芯焊丝的制备方法，其特征在于，步骤3所述低碳钢带宽度为7mm、厚度0.3mm，所述药芯焊丝直径为1.2mm-2.0mm。
【技术特征摘要】
1.高硬度铁基耐磨堆焊药芯焊丝，其特征在于，由外皮和药芯组成，药芯按质量百分比由以下组分组成：c:4-6％、mn:2-3％、si:0.3-0.6％、cr:8-12％、ti:5-7％、wc:18-22％，其余为铁粉；所述药芯焊丝的药芯填充率为20％-25％。
2.根据权利要求1所述的高硬度铁基耐磨堆焊药芯焊丝，其特征在于，焊丝的外皮材料为低碳钢带。
3.高硬度铁基耐磨堆焊药芯焊丝的制...
【专利技术属性】
技术研发人员：张敏，李朝旭，毛威，闫少帅，刁健帅，易朗，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：
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