CN101722378A

CN101722378A - 一种自保护药芯焊丝

Info

Publication number: CN101722378A
Application number: CN200810224994A
Authority: CN
Inventors: 王清宝; 白波; 汤春天; 王川; 蒋旻; 石立鹏; 段斌; 刘景凤
Original assignee: MCC WELDING TECHNOLOGY Co Ltd; Central Research Institute of Building and Construction Co Ltd MCC Group
Current assignee: MCC WELDING TECHNOLOGY Co Ltd; Central Research Institute of Building and Construction Co Ltd MCC Group
Priority date: 2008-10-29
Filing date: 2008-10-29
Publication date: 2010-06-09

Abstract

本发明一种自保护药芯焊丝，涉及焊接技术，用于锰钢材料易损件堆焊修复打底，直径为Φ2.8mm；其药芯的组份，按质量百分比计为：碳C：0.2～0.6％，锰Mn：16～54％，铬Cr：17～40％，镍Ni：2～9％，钼Mo：1.5～10％，重稀土硅铁：1～5％，钒V：0～6％，铌Nb：0～6％，钴Co：0～6％，矿物质：20％；钢带采用0.3x14，配比≤48％。本发明的药芯焊丝，价格低廉，材料性价比高，使用时直接在高锰钢表面堆焊，不用过渡材料，具有广泛的应用前景。

Description

一种自保护药芯焊丝

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，是用于锰钢锤头堆焊修复打底的一种自保护药芯焊丝。

背景技术

中、高锰钢是应用广泛、历史悠久的抗磨损用钢，受到冲击载荷或高压后，表面迅速产生加工硬化，但心部仍保持高的塑性，因而它具有良好的耐磨损及耐冲击的性能，在矿山、冶金、建筑、电力、铁路、交通等行业中被广泛地应用于制造要求耐磨和耐冲击的零件，如锤式破碎机的锤头、颚式破碎机的颚板、挖掘机斗齿、粉碎机衬板、履带、铁路道岔等。但锰钢服务的工矿条件恶劣，锰钢制作的零部件大都属于易损件，失效形式多为冲击磨损和疲劳磨损，消耗量巨大。

锤头、颚板更是破碎机的易损件，在工作环境恶劣时，磨损严重，使用寿命很短。一副超高锰钢锤头仅破碎4万吨左右的矿石即报废。长期以来，由于没有合理的修复工艺，致使连续报废数百只锤头，造成巨大的浪费。

堆焊是修复严重磨损件的有效方法之一。在磨损过或新高锰钢表面堆焊一层耐磨材料对减少高锰钢的磨损，节约资源有重要意义。传统的修复工艺是采用高锰钢焊条堆焊来恢复尺寸，使用的方法有气体保护焊、MAG焊、手工电弧焊、埋弧焊、自保护焊等。自保护在堆焊高锰钢时有独到之处：

1.自保护焊药芯焊丝焊接中不需添加任何保护气体或焊剂就能起到保护和造渣作用，易于实现自动化及水韧处理。

2.自保护药芯焊丝其熔敷率高，生产的焊接缺陷少，焊缝外观成型好，焊缝质量高等优点。

高锰钢的焊接性差，特别是上机使用后，表面硬度高(＞50HRC)，组织为高硬度高脆性的马氏体。即使采用易于实现水韧处理的明弧堆焊(缩短焊后300～900℃高温停留时间，避免热裂敏感性较高的单相奥氏体组织在热影响区容易诱发液化裂纹)。但由于母材表面有高密度位错和形变孪晶，加之堆焊采用不同材料堆焊，易使堆焊表面产生裂纹甚至断裂。

为防止堆焊裂纹和断裂，除采用水韧处理外通常采用以下两种方式：

1清除表面硬化层：不仅造成材料的极大浪费，而且会造成人力、物力的巨大浪费。

2采用合适的过渡材料：即在母体上堆焊一层或几层高韧性的材料，使母材不产生裂纹，堆焊效率高，为常采用的方式。

目前，常用的过渡材料为奥氏体不锈钢OCr18Ni9Mn6或镍基堆焊合金，这些材料堆焊一层后，堆焊表面有纵向和横向的裂纹，堆焊两层后，裂纹数量减少，堆焊三层后，堆焊表面完全不产生裂纹，可以堆焊工作层(锰钢系列焊丝)。但此类产品价格贵重，限制了应用范围。

发明内容

本发明的目的是公开一种自保护药芯焊丝，用于锰钢材料的堆焊修复打底，采用0.3×14的钢带制做外皮，使用时直接在高锰钢表面堆焊，不用过渡材料，堆焊效果良好，成本低廉。

为达到上述目的，本发明的技术解决方案是：

一种自保护药芯焊丝，用于锰钢材料易损件堆焊修复打底，直径为Φ2.8mm；其药芯的组份，按质量百分比计为：

碳C：0.2～0.6％，锰Mn：20～40％，铬Cr：17～40％，镍Ni：2～9％，钼Mo：1.5～10％，重稀土硅铁：1～5％，钒V：0～6％，铌Nb：0～6％，钴Co：0～6％，矿物质：20％；

外皮采用0.3×14钢带，配比以总质量计为：≤48％。

本发明的一种自保护药芯焊丝，价格低廉，材料性价比高，使用时直接在高锰钢表面堆焊，不用过渡材料，具有广泛的应用前景。

附图说明

图1为本发明的一种自保护药芯焊丝剖面图；

图2为使用本发明的自保护药芯焊丝进行堆焊后熔敷金属金相组织图。

具体实施方式

本发明的一种自保护药芯焊丝，是一种经济型打底用焊丝，该焊丝堆焊止裂性能完全达到OCr18Ni9Mn6或镍基堆焊合金水平，但价格仅为OCr18Ni9Mn6的35％，或镍基堆焊合金的15％。

本发明自保护药芯焊丝的过渡层合金体系为Mn-Cr-Ni-Mo系，金相组织为奥氏体。在此合金体系中加入其它合金元素及稀土韧化熔敷金属。此堆焊药芯焊丝熔敷金属中碳含量较低，约为0.08％，依赖合金元素生成奥氏体组织，具有更好的韧性。

本发明自保护药芯焊丝的组分，按质量百分比计大致为：

碳C：0.2～0.6％，锰Mn：20～40％，铬Cr：17～40％，镍Ni：2～9％，钼Mo：1.5～10％，重稀土硅铁：1～5％，钒V：0～6％，铌Nb：0～6％，钴Co：0～6％，矿物质：20％。

外皮采用0.3×14钢带，配比以总质量计为：≤48％，制成Φ2.8的自保护药芯焊丝。

如图1所示，为本发明的一种自保护药芯焊丝剖面图，其中：1为药芯组份；2为钢带。

具体实施1：

药芯组份按质量百分比计为：

石墨：0.4％，金属锰：24％，金属铬：32％，金属镍：8％，金属钼：5％，重稀土硅铁：4％，钒铁：3％，铌铁：2.6％，金属钴：3％，矿物质：20％。

钢带采用0.3×14，配比采用48％，制成Φ2.8的自保护药芯焊丝。

堆焊五层，在堆焊表面取样做化学分析，其堆焊熔敷金属的化学成分如表1：

表1

合金元素	C	Mn	Cr	Ni	Si	V	Nb	Co	Fe
										质量百分比	0.22	12.9	16.2	3.8	0.3	0.8	1.03	1.48	余量

具体实施例2：

药芯组份按质量百分比计为：

石墨：0.4％，金属锰：40％，金属铬：28％，金属镍：5％，金属钼：5％，重稀土硅铁：2％，钒铁：3％，铌铁：5.6％，金属钴：0％，矿物质：20％。

堆焊五层，在堆焊表面取样做化学分析，其堆焊熔敷金属的化学成分如表2：

表2

合金元素	C	Mn	Cr	Ni	Si	V	Nb	Mo	Fe
合金元素	C	Mn	Cr	Ni	Si	V	Nb	Mo	Fe	质量百分比	0.22	19.5	13.9	2.3	0.3	0.8	2.17	2.68	余量

具体实施例3：

药芯组份按质量百分比计为：

石墨：0.4％，金属锰：33％，金属铬：31％，金属镍：3％，金属钼：1.6％，重稀土硅铁：2％，钒铁：9％，铌铁：0％，金属钴：0％，矿物质：20％。

堆焊五层，在堆焊表面取样做化学分析，其堆焊熔敷金属的化学成分如表3：

表3

合金元素	C	Mn	Cr	Ni	Si	V	Nb	Mo	Fe
合金元素	C	Mn	Cr	Ni	Si	V	Nb	Mo	Fe	质量百分比	0.22	15.2	14.6	1.17	0.3	2.35	0	0.78	余量

实施例1中，金相组织如图2所示，在水冷时其组织应该在其奥氏体基体上获得弥散分布的碳化物颗粒，这种组织有利于均匀变形和焊接应力释放。使用过程中，在压力和冲击作用下表层不断产生加工硬化，即奥氏体转变成诱发马氏体，形成内韧外硬的耐磨组织结构。力学性能如表4所示：

表4堆焊熔敷金属的力学性能

σ_b(MP)	σ_s(MP)	δ(％)	α_k(J)常温	HB
σ_b(MP)	σ_s(MP)	δ(％)	α_k(J)常温	HB	579	466	30	84	236

熔敷金属有较大的屈强比和韧性，屈服强度低有利于焊接应力释放，良好的冲击韧性有利于材料的变形，减少堆焊应力及裂纹倾向。材料堆焊一层后，堆焊表面有纵向和横向的裂纹，堆焊两层后，裂纹数量减少，堆焊三层后，堆焊表面完全不产生裂纹，可以堆焊工作层(锰钢系列焊丝)。

Claims

1.一种自保护药芯焊丝，用于锰钢材料易损件堆焊修复打底，直径为Φ2.8mm；其特征在于，药芯的组份，按质量百分比计为：

外皮采用0.3x14钢带，配比以总质量计为：≤48％。