【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于材料加工焊接材料领域，具体为一种用于农机触土部件的堆焊药芯焊丝。
技术介绍
1、农机触土部件的磨损失效问题是影响农业生产效率的最主要问题之一，每年因磨损造成的农机关键部件的失效导致了严重的经济损失，大大的影响了作业的效率。对农机关键触土部件的易损部位进行表面堆焊可以大大提高触土部件的耐磨性，同时堆焊层厚度较其他表面处理技术形成薄涂层要厚实很多，能够抵抗硬物冲击，更好的保护基体材料，因而耐磨堆焊技术在农机领域中得到越来越多的应用，对解决触土部件磨损失效而报废这一问题起到了关键性的作用，可以进一步提高触土部件的使用寿命和作业效率。
2、fe-cr-c铁基耐磨堆焊合金由于组织中m7c3碳化物的存在使得该合金具有很高的抗磨粒磨损性能，能被广泛地用于具有强烈磨粒磨损条件下的零件上。而对于农机触土部件的复杂工况而言，材料不仅需要保持较高抗磨粒磨损性能还需兼备一定的韧性，由于fe-cr-c组织中初生m7c3碳化物的尺寸比较粗大，碳化物与奥氏体基体之间的结合性能较差，很容易在堆焊层表面开裂和剥落，从而降低堆焊后零部件的使用寿命，因此，为提高触土部件的使用寿命，避免堆焊合金的开裂而引起的脱落，专利技术一种耐磨性好、韧性好、不易开裂的fe-cr-c系耐磨堆焊合金具有重要意义。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于解决当前农机触土部件堆焊材料耐磨性和抗裂性能不能合理匹配的问题，通过优化成分使堆焊合金在保持过共晶组织的同时引入尽可能多的ti元素，形成tic强化的fe-cr-c系
2、本专利技术所提供的tic强化的fe-cr-c系农机触土部件用铁基耐磨堆焊药芯焊丝，采用430不锈钢钢带包裹药芯粉末，药芯焊丝填充率为21-23％，所述药芯焊丝粉芯的组分及各组分占所述药芯的质量百分含量如下：cr3c2粉35-40％、c粉15％、ti粉15-22％、氮化钒粉6-8％、mn粉4％、sic粉5％、mo粉2％、b4c粉2％、铝镁合金粉(al：47-53％，mg：47-53％)1％、金红石粉1％、其余为fe粉。
3、优选所述药芯焊丝粉芯的组分及各组分占所述药芯的质量百分含量如下：cr3c2粉35-40％、c粉15％、ti粉22％、氮化钒粉6-8％、mn粉4％、sic粉5％、mo粉2％、b4c粉2％、铝镁合金粉(al：47-53％，mg：47-53％)1％、金红石粉1％、其余为fe粉。
4、进一步优选所述药芯焊丝粉芯的组分及各组分占所述药芯的质量百分含量如下：cr3c2粉40％、c粉15％、ti粉22％、氮化钒粉8％、mn粉4％、sic粉5％、mo粉2％、b4c粉2％、铝镁合金粉(al：47-53％，mg：47-53％)1％、金红石粉1％、其余为fe粉。
5、本专利技术tic强化的fe-cr-c系农机触土部件用铁基耐磨堆焊药芯焊丝的制备方法包括以下步骤：
6、(1)按质量百分比分别称取药粉cr3c2粉、c粉、ti粉、氮化钒粉、mn粉、sic粉、mo粉、b4c粉、铝镁合金粉(al：47-53％，mg：47-53％)、金红石粉、其余为fe粉，以上组分质量百分比之和为100％；
7、(2)将步骤(1)称取的药粉，置于加热炉内加热，加热温度为100-150℃，保温时间为1-2h，去除药粉中的水分；烘干后的药粉放置于混粉机中进行充分的混合，混合时间为0.5-1h；
8、(3)将轧钢带成u形槽，再向u形槽中加入占本专利技术药芯焊丝总重21-23％的药芯粉末；
9、(4)将u形槽合口，使药芯包裹其中，通过拉丝模，逐道拉拔、减径，最后使其直径达到要求，一般优选为1.6mm，得到最终产品。
10、将上述药芯焊丝制成堆焊合金，堆焊合金成分及含量如下：c：4.5-5.5％；cr：20-22％；ti：3-5％；v：1-1.5％；n：0.2-0.3％；mn：0.5-1％；si：1-1.5％；mo：0.9-1.2％；b：0.15-0.2％；fe及不可避免的杂质：余量。其中合金元素作用如下：
11、c：碳和铬是对高铬铸铁组织影响较大的合金元素。随着碳元素和铬元素质量分数的升高，高铬铸铁组织会由亚共晶组织向过共晶组织转变初生相会由奥氏体转变为m7c3碳化物。这些硬质相的硬度较高，可显著提高了堆焊层的耐磨性。c元素的主要来源为c粉及cr3c2粉，但由于石墨体积较大，在添加过多时会导致焊丝填充率下降，各合金成分降低，故在添加时要保持在15％范围以下。
12、cr：铬对碳化物的类型起到了决定作用，随着铬元素或碳元素质量分数的增大，生成的共晶碳化物内部结构也发生了变化，具体表现为从网状向片状再向杆状等连续减少，而其类型也从m3c减少，m7c3增加，这样的变化是不连续的。具体实践中，m7c3碳化物是一种理想的高铬铸铁组织类型。经试验证明，高铬铸铁中，cr/c的参数在4-8时，铸铁的耐磨性能达到最佳状态。
13、ti：钛是一种活泼的金属元素，与氧、硫、氮、碳等非金属元素均有很强的亲和力，添加到高铬铸铁中会发生多种反应，产生多重效应。随着ti含量的增加，初生碳化物和总的碳化物(初生碳化物和共晶碳化物)均逐渐细化，tic的体积分数也随含ti量的增加而增加，且tic主要分布在m7c3碳化物附近，当ti含量过高时，tic出现长大和团聚现象。
14、v：v在高cr铸铁中有如下作用：加v后形成的vc的显微硬度可达2300-2800hv，约是普通高铬铸铁中m7c3型碳化物硬度的2倍，v增加，vc量增加，高铬铸铁的抗磨性能提高；同时，v可细化奥氏体初晶，在vc+奥氏体的共晶组织中，vc分布较均匀，对基体韧性的降低作用小于(奥氏体+m7c3)共晶中的m7c3，因此在碳化物数量相等的条件下，则含v高铬铸铁不仅抗磨性高，而且冲击韧性也更加优良。
15、n：n通过氮化钒粉的方式添加。n可以取代一部分的c，细化马氏体板条束，提高其强度；此外，n可与ti形成tin与tic互溶生成ticn，硬度和韧性更加优异，可以有效提高堆焊层的抵抗磨粒磨损性能。
16、mo：钼是高铬铸铁常用的合金元素之一。钼能使转变曲线向右推移，材料淬透性提高。当钼量达到一定程度后，空冷即可使基体充分硬化。钼在高铬铸铁中有三种形式分别是：固溶于奥氏体及转变产物、溶入碳化物、与碳形成化合物，钼的碳化物(mo2c)具有六方晶格，显微硬度可达到1800-2200hv，对高铬铸铁的耐磨性非常有利。
17、mn、si：利用锰硅联合脱氧，提高元素过渡系数。
18、b：高铬铸铁合金堆焊层表面硬度、耐磨性能与硼质量分数的变化有关，随着硼元素质量分数的加大，高铬铸铁堆焊层材料的硬度增长幅度较大，耐磨性也显著提高，其变化与合金的硬度值为正向关系。主要原因是，在堆焊操作中，熔池的温度超过了1000℃，在高温熔池中，元素硼和碳元素c会形成本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种TiC强化的Fe-Cr-C系农机触土部件用铁基耐磨堆焊药芯焊丝，其特征在于，采用不锈钢钢带包裹药芯粉末，药芯焊丝填充率为21-23％，所述焊丝粉芯的组分及各组分占所述药芯的质量百分含量如下：Cr3C2粉35-40％、C粉15％、Ti粉15-22％、氮化钒粉6-8％、Mn粉4％、SiC粉5％、Mo粉2％、B4C粉2％、铝镁合金粉1％、金红石粉1％、其余为Fe粉，铝镁合金粉中Al：47-53％，Mg：47-53％；药芯焊丝的药粉粒径为75-150μm。
2.如权利要求1所述的一种TiC强化的Fe-Cr-C系农机触土部件用铁基耐磨堆焊药芯焊丝，其特征在于，所述药芯焊丝外皮所用带材为430不锈钢带材。所述不锈钢带的厚度为0.3mm，宽度为12mm。
3.如权利要求1所述的一种TiC强化的Fe-Cr-C系农机触土部件用铁基耐磨堆焊药芯焊丝，其特征在于，药芯焊丝粉芯的组分及各组分占所述药芯的质量百分含量如下：Cr3C2粉35-40％、C粉15％、Ti粉22％、氮化钒粉6-8％、Mn粉4％、SiC粉5％、Mo粉2％、B4C粉2％、铝镁合金粉1％、金红石粉1％、其
4.如权利要求1所述的一种TiC强化的Fe-Cr-C系农机触土部件用铁基耐磨堆焊药芯焊丝，其特征在于，药芯焊丝粉芯的组分及各组分占所述药芯的质量百分含量如下：Cr3C2粉40％、C粉15％、Ti粉22％、氮化钒粉8％、Mn粉4％、SiC粉5％、Mo粉2％、B4C粉2％、铝镁合金粉1％、金红石粉1％、其余为Fe粉。
5.权利要求1-4任一项所述的一种TiC强化的Fe-Cr-C系农机触土部件用铁基耐磨堆焊药芯焊丝的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
6.如权利要求5所述的TiC强化的Fe-Cr-C系农机触土部件用铁基耐磨堆焊药芯焊丝的制备方法，其特征在于，所述步骤4中，第一道拉拔模具孔径为3.0mm，之后分别经过直径为：2.8mm、2.6mm、2.4mm、2.2mm、2.0mm、1.8mm、1.6mm的拉丝模，逐道拉拔、减径，最终获得直径1.6mm的药芯焊丝。
7.采用权利要求1-4任一项所述的药芯焊丝进行焊接的工艺方法，其特征在于，电压：26-27V；电流：240-260A；送丝速度：7.1m/min；焊丝伸出导电嘴的长度：15-25mm。
8.按照权利要求7所述的方法，其特征在于，得到的堆焊合金的元素按质量百分含量包括：C：4.5-5.5％；Cr：20-22％；Ti：3-5％；V：1-1.5％；N：0.2-0.3％；Mn：0.5-1％；Si：1-1.5％；Mo：0.9-1.2％；B：0.15-0.2％；Fe及不可避免的杂质：余量。
9.按照权利要求7或8所述的方法，其特征在于，农机触土部件堆焊或焊接。
...【技术特征摘要】
1.一种tic强化的fe-cr-c系农机触土部件用铁基耐磨堆焊药芯焊丝，其特征在于，采用不锈钢钢带包裹药芯粉末，药芯焊丝填充率为21-23％，所述焊丝粉芯的组分及各组分占所述药芯的质量百分含量如下：cr3c2粉35-40％、c粉15％、ti粉15-22％、氮化钒粉6-8％、mn粉4％、sic粉5％、mo粉2％、b4c粉2％、铝镁合金粉1％、金红石粉1％、其余为fe粉，铝镁合金粉中al：47-53％，mg：47-53％；药芯焊丝的药粉粒径为75-150μm。
2.如权利要求1所述的一种tic强化的fe-cr-c系农机触土部件用铁基耐磨堆焊药芯焊丝，其特征在于，所述药芯焊丝外皮所用带材为430不锈钢带材。所述不锈钢带的厚度为0.3mm，宽度为12mm。
3.如权利要求1所述的一种tic强化的fe-cr-c系农机触土部件用铁基耐磨堆焊药芯焊丝，其特征在于，药芯焊丝粉芯的组分及各组分占所述药芯的质量百分含量如下：cr3c2粉35-40％、c粉15％、ti粉22％、氮化钒粉6-8％、mn粉4％、sic粉5％、mo粉2％、b4c粉2％、铝镁合金粉1％、金红石粉1％、其余为fe粉。
4.如权利要求1所述的一种tic强化的fe-cr-c系农机触土部件用铁基耐磨堆焊药芯焊丝，其特征在于，药芯焊丝粉芯的组分及各组分占所述药芯的质量百分含量如下：cr3c2粉40％、c粉...
【专利技术属性】
技术研发人员：贺定勇，马笑晗，周正，崔丽，谈震，郭星晔，王国红，吴旭，邵蔚，吴杨，马利霞，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。