高硬度铁素体不锈钢耐磨堆焊药芯焊丝制造技术

一种高硬度铁素体不锈钢耐磨药芯焊丝，以低碳钢Ｈ０８Ａ冷轧薄钢带为外层包皮，且于包皮内配以石墨、金属和合金粉末构成粉芯，该粉芯各组份的重量百分含量为：高碳铬铁５０～７５％、钒铁１０～１６％、钛铁６～１０％、碳化钨２～１０％、镍粉２～３％、银片石墨１．５～２．５％、碳化硼１～３．５％、铝镁粉１～２％、金属铬０～１０％、余量为还原铁粉，粉芯填充率为４６～５０％；它采用在药芯焊丝中加入高含量的钒铁和适量的碳化钨、碳化硼等合金粉末的技术方案，改变了现有铁素体不锈钢药芯焊丝堆焊合金的显微组织，克服了其耐磨性和韧性差的缺点；它应用于耐磨粒磨损和耐腐蚀性要求较高的零部件的埋弧堆焊制造或者修复。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种金属堆焊材料，特别涉及一种用于耐磨粒磨损和耐腐蚀要求的零部件的 堆焊制造或者修复，以提高设备使用寿命的高硬度铁素体不锈钢耐磨堆焊药芯焊丝。
技术介绍
在焊接生产作业中，常要求对一些表面耐磨性差、表面磨损或者局部区域破损的零部件 表面进行堆焊制造或者修复。以渣、气或者渣气联合保护方式，在机械零件表面堆焊一层耐 磨、耐热或者耐腐蚀等金属层，赋予表面以特殊的性能，这项工艺已经为不少企业采用。所 用的焊接材料有药皮焊条、实心焊丝和药芯焊丝，其中药皮焊条堆焊具有操作简单、灵活方 便等优点，缺点是效率低；实心焊丝刚性强、工艺性能好，但过渡的合金元素量有限；药芯 焊丝成分调节极为方便，根据需要可获得所需成分的堆焊合金，且以埋弧或气保护方式焊接 具有熔敷效率高，更适合于企业生产。如国内钢铁企业修复轧辊所用的实芯焊丝H25Cr3Mo2MnV 仍存在耐磨性不足的问题，而国内外所研制的药芯焊丝合金系统多以Cr-Mo、 Cr-Mo-V、 Cr-Mo-W-V、 Cr-Ni-Mo-V、 Cr-Mo-W-V-Nb为主。耐磨性和耐腐蚀性均较好的高铬铸铁，如以 药芯焊丝形式供货，由于埋弧堆焊时焊缝热输入量大，所形成的碳化物过于粗大，堆焊合金 韧性差，即使采用预热和焊后热处理等减小应力方式，埋弧堆焊时仍易开裂，这使得企业的 生产效率较低，能源消耗大。多数小型企业采用其焊条手工堆焊操作，生产效率低，制造和 修复成本高。另外，沿海地区、热电厂和部分化工车间等大气环境中含有大量的腐蚀性离子 (如C1—、 H+)以及S02、 S03气体，对设备上的耐磨零件腐蚀很大，铁素体不锈钢虽具有优 良的耐腐蚀性，但耐磨性差。堆焊合金的耐磨性主要与其显微组织中的硬质相，如碳化物的 形状和数量相关，而韧性则取决于基体组织。广大的生产企业迫切需要一种具有良好的耐磨 性、耐腐蚀性和抗裂性的堆焊药芯焊丝，以满足零部件的堆焊制造或者修复需要。
技术实现思路
针对上述情况，本专利技术的目的在于提供一种高硬度铁素体不锈钢耐磨堆焊药芯焊丝，该 堆焊药芯焊丝中加入高含量的钒铁和适量的碳化钨、碳化硼等合金粉末，改变现有铁素体不锈钢堆焊合金的显微组织，使原沿晶界分布的网状碳化物变为断续的条状或粒状碳化物，达 到既具有优良的耐磨性、耐腐蚀性，又具有良好的抗裂性，且堆焊时无需预热也不产生裂纹。 为实现上述目的， 一种高硬度铁素体不锈钢耐磨堆焊药芯焊丝，以低碳钢H08A冷轧薄钢带为外层包皮，且于包皮内配以石墨、金属和合金粉末构成粉芯，所述粉芯各组份的重量百 分含量范围为高碳铬铁50 75%钒铁10 16%钛铁6 10%碳化钩2 10%镍粉2 3%银片石墨1. 5~2. 5%碳化硼1 3. 5%铝镁粉1 2%金属铬0~10%还原铁粉余量粉芯填充率为46 50%。其进一步的优化措施是所述粉芯较优组成中各组份的重高碳铬铁50%钒铁16%钛铁10%碳化钨2%镍粉3%银片石墨1.5%碳化硼3. 5%铝镁粉2%金属铬3%还原铁粉余量粉芯填充率为50%。所述粉芯较优组成中各组份的重量百分含量为:高碳铬铁 60% 钒铁 12%钛铁 6%碳化钨 镍粉银片石墨碳化硼铝镁粉金属铬还原铁粉粉芯填充率为6%2.5%2% 2% 2% 6%49%。所述粉芯较优组成中各组份的重量百分含量为:高碳铬铁钒铁钛铁碳化钩镍粉银片石墨碳化硼铝镁粉还原铁粉粉芯填充率为75% 10%6%2%2%2. 5%1% 1%46%。所述粉芯较优组成中各组份的重量百分含量为:高碳铬铁50%钒铁12%钛铁8%碳化钨4%镍粉3%银片石墨1.5%碳化硼3. 5%铝镁粉2%金属铬10%还原铁粉余量粉芯填充率为47. 5%。所述粉芯较优组成中各组份的重量百分含量为高碳铬铁55%钒铁10%钛铁8%碳化钨10%镍粉2%银片石墨2.5%碳化硼2%铝镁粉2%还原铁粉余量粉芯填充率为50%。所述粉芯各组份的组成粉末含量要求为高碳铬铁含铬量为63 75%、含碳量为4%，金属铬含铬量不低于99%，镍粉含镍量不低于99%，钒铁的含钒量50 52%，银片石墨含碳量不 低于98%，钛铁含钛量为25 35%,还原铁粉含铁量不低于98%。所述粉芯各组份的组成粉末全部过60目筛。本专利技术采用在堆焊药芯焊丝中加入高含量的钒铁和适量的碳化钨、碳化硼等合金粉末， 利用大量碳化钒弥散析出以及碳化钨、碳化硼等硬质相强化铁素体组织，并使原来高碳高铬 不锈钢药芯焊丝沿晶界分布的网状碳化物变为断续的条状或粒状碳化物的技术方案，改变了 现有铁素体不锈钢耐磨药芯焊丝堆焊合金的显微组织，克服了其耐磨性差的缺点。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果(i) 耐磨堆焊药芯焊丝熔敷金属的硬度高，为59.5 63.5HRC，兼具良好的耐磨性和耐腐蚀性，延长了工件的使用寿命。(ii) 耐磨堆焊药芯焊丝熔敷金属具有良好的抗裂性，工件不预热不产生裂纹，能耗小，操作简便，劳动条件好。(iii) 耐磨堆焊药芯焊丝金属具有良好的脱渣性，焊渣自动翘起脱落，表面光滑，无粘 渣等缺陷。(iv) 耐磨堆焊药芯焊丝组份，其显著特征是没有加入其它药芯焊丝或者堆焊焊条药皮 所具有的钼铁、锰铁和铌铁等组份，而是加入了大量的钒铁和适量的铝镁粉，且以碳化硼(B4C)而非硼铁形式加入，钒铁比钼铁和铌铁价格便宜，经济实用性强。(v)显微组织不同，本专利技术耐磨堆焊药芯焊丝堆焊的显微组织是大量的铁素体+沿晶 界断续分布的条状或粒状碳化物和晶内大量弥散分布的碳化物质点，而非通常的高碳马氏体 组织+粗大的网状或者鱼骨状碳化物，因而韧性更好。本专利技术广泛应用于要求耐磨粒磨损和耐腐蚀性要求的零部件的堆焊制造或者修复，如沿 海地区、热电厂等露天环境下运行的搅拌机叶片、破碎机锤头、挖掘机、挖泥船的斗齿以及 造纸厂的轧辊等。具体实施方式实施例1制作时按粉芯的组成配比要求称取石墨、金属和合金粉末，所有粉末全部过60目筛。耐磨堆焊药芯焊丝在天津三英焊业有限公司制造的YHZ-1药芯焊丝成型机制备成型。耐磨堆焊药芯焊丝外层包皮为H08A冷轧钢带(宽度16mmX厚度0.36mm，以下同)，包皮内配以石墨、金属和合金粉末构成粉芯，该粉芯的组成(重量百分比)为高碳铬铁50%、钒铁16%、钛铁10%、碳化钨2%、镍粉3%、银片石墨1.5%、碳化硼3.5%、铝镁粉2%、金属铬3%、其余为还原铁粉。粉芯填充率为50%。粉芯的各组份搅拌均匀后轧制为04.2药芯焊丝，再依次拉拔减径为①4.0、①3.8，直至①3.6焊丝。在90X70X16mm的试板(A3钢)上，耐磨堆焊药芯焊丝用交流埋弧焊机MZ-1000堆焊三层，工艺参数如表l所示，焊剂HJ260，焊后焊渣自动脱落，焊缝表面光洁，无粘渣、裂纹和气孔等缺陷。将堆焊试样用线切割技术加工制备为57X25. 5X6mm耐磨性试样，并用HR-150洛氏硬度计测试其表面硬度。表1耐磨堆焊药芯焊丝埋弧堆焊工艺参数焊接极性电流(I)电压(v)焊丝干伸焊接速度层温(。c)焊后状态长(mnO(m/h)直流反接32025 3525 4022 30150 300空冷邵尔硬度60,所加砝码重2. 5Kg，橡胶轮转速240r/min,砂浆比例为1500g石英砂(40 60 目)配1000g水。试样先预磨1000转，冲洗干净，吹干，称初重Mo,然本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高硬度铁素体不锈钢耐磨堆焊药芯焊丝，其特征在于以低碳钢Ｈ０８Ａ冷轧薄钢带为外层包皮，且于包皮内配以石墨、金属和合金粉末构成粉芯，所述粉芯各组份的重量百分含量范围为：高碳铬铁５０～７５％钒铁１０～１６％钛铁６～１０％碳化钨２～１０％镍粉２～３％银片石墨１．５～２．５％碳化硼１～３．５％铝镁粉１～２％金属铬０～１０％还原铁粉余量粉芯填充率为４６～５０％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：龚建勋，肖逸锋，张清辉，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：43[中国|湖南]