CN101961821A - 耐高温耐腐蚀堆焊耐磨焊条 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种耐高温耐腐蚀堆焊耐磨焊条，该焊条由焊芯和药皮组成，所述的药皮包括以下组分，并按下述重量份数构成：大理石1～4份，萤石2～6份，钛白粉1～5份，石英3～9份，碳化铬20～60份，高碳铬铁20～60份，中碳锰铁2～10份，钼粉2～10份，碳化钨2～10份，铌铁5～20份，钒铁2～10份，铁粉3～10份，铝粉1～5份，钛铁0.2～1.5份，鳞片石墨5～20份，硅铁0.5～3份，碳酸钾0.5～1.5份，稀土硅铁0.5～2份，钾钠水玻璃10～20份。采用本发明焊条堆焊出的工件可在800℃的高温条件下持续工作，并保持较高的硬度以及优良的耐腐蚀性能和耐磨料磨损性能，有效提高工件的高温使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种堆焊焊条，尤其涉及一种耐高温耐腐蚀堆焊耐磨焊条。
背景技术
在工业生产中，材料的失效大约80%是由磨损而造成的。这其中又有一些工件是在高温下服役，如冶金工业里的扒渣辊、高炉中的布料溜槽、高炉炉盖、推焦机滑轨、筛子等工件就是在高温下工作，其服役条件苛刻，磨损剧烈，需要经常维修，费用很高。而目前适用于高温耐磨工况的堆焊材料品种较多，主要分为铁基高温耐磨堆焊材料、钴基高温耐磨堆焊材料和镍基高温耐磨堆焊材料。虽然钴基合金、镍基合金在抗蚀、耐磨以及热稳定性等性能方面均有突出的优点，但是从经济角度考虑，因钴是稀有金属，价格十分昂贵，镍基合金成本也非常高，所以不适宜广泛应用。国内也研究出了一系列铁基高温耐磨堆焊材料，但是其生产或修复的工件长期在高温（>600℃以上）条件下工作时，结果并不理想。
发明内容
本发明是针对上述问题提供的一种铁基高温耐磨堆焊焊条，其堆焊出的工件可在800℃的高温条件下持续工作，并保持较高的硬度以及优良的耐腐蚀性能和耐磨料磨损性能，从而大大提高工件的高温使用寿命以及降低工件的维修成本。
本发明各原料的重量范围是经过发明人进行大量的摸索和试验总结得出的，各原料在下述重量范围内都具有较好的效果。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
耐高温耐腐蚀堆焊耐磨焊条，该焊条由焊芯和药皮组成，焊芯与药皮按下述重量份数比制备而成：焊芯40～45份：药皮55～60份，所述的焊芯为H08A，其特征在于所述的药皮包括以下组分，并按下述重量份数构成：
大理石1～4份，萤石2～6份，钛白粉1～5份，石英3～9份，碳化铬20～60份，高碳铬铁20～60份，中碳锰铁2～10份，钼粉2～10份，碳化钨2～10份，铌铁5～20份，钒铁2～10份，铁粉3～10份，铝粉1～5份，钛铁0.2～1.5份，鳞片石墨5～20份，硅铁0.5～3份，碳酸钾0.5～1.5份，稀土硅铁0.5～2份，钾钠水玻璃10～20份。
所述的药皮包括以下组分，并按下述重量份数构成：
大理石2～3.5份，萤石3～5份，钛白粉2～4.5份，石英5～8份，碳化铬35～50份，高碳铬铁30～45份，中碳锰铁4～8份，钼粉3～9份，碳化钨4～7份，铌铁10～18份，钒铁3～8份，铁粉4～8份，铝粉3～4份，钛铁0.6～1.2份，鳞片石墨7～15份，硅铁1～2.5份，碳酸钾0.7～1.3份，稀土硅铁0.8～1.4份，钾钠水玻璃12～16份。
所述的药皮包括以下组分，并按下述重量份数构成：
大理石3份，萤石3.5份，钛白粉4份，石英6份，碳化铬40份，高碳铬铁40份，中碳锰铁5份，钼粉6份，碳化钨5.5份，铌铁16份，钒铁6份，铁粉5份，铝粉3份，钛铁0.8份，鳞片石墨13份，硅铁1.5份，碳酸钾0.7份，稀土硅铁1.2份，钾钠水玻璃15份。
还包括3～10重量份数的硼铁。
所述的钾钠水玻璃按下述重量份数比制备而成：K：Na=3：1 。
所述的钾钠水玻璃的模数为3.3。
制备所述的耐高温耐腐蚀堆焊耐磨焊条采用常规方法，先按配方配比将药皮所用原料粉剂混合均匀后加入钾钠水玻璃搅拌均匀待用，再按焊芯与药皮的配比由油压机压涂于焊芯上，经自然干燥后在烘干设备上烘干即为成品。
本发明与现有技术相比的优点和有益效果如下：
本发明耐高温耐腐蚀堆焊耐磨焊条与普通抗高温堆焊焊条相比，配方科学合理，成本低廉，特别是采用本发明焊条堆焊出的工件可在800℃的高温条件下持续工作，并保持较高的硬度以及优良的耐腐蚀性能和耐磨料磨损性能，提高工件的高温使用寿命以及降低工件的维修成本。本发明焊接工艺性能良好，引弧容易，烟尘小，焊后裂纹细小，焊缝均匀，有效的释放了焊接应力，由于焊条少渣接近无渣，清渣容易，方便完成多层堆焊，且焊层不会剥落，各项综合性能指标良好。
高温合金元素很多，如铌，钒，铬，钴，镍，钼等等。本发明采用铌，钒，钨元素作为高温合金元素，通过加入价格相对低廉的含有钛的药粉来提高稀有贵重金属铌与钒的过渡系数，即减少浪费，又提高效率。通过加入了相对大量的碳、铬以及相对少量易于形成高温碳化物的铌、钒，使焊缝组织形成钒和铌的碳化物，该种碳化物组织熔点非常高，有效的提高了堆焊层的高温性能。
通过实验，在普通钢板Q235上进行堆焊，当堆焊层厚度在达到6mm时，在自制的高温试验机上进行试验，测得硬度结果见表1
从表1可知采用本发明焊条的高温硬度较好，比常用的高温堆焊焊条及合金铸铁堆焊焊条硬度要高，尤其在600℃以上时，作为对比焊条的高温堆焊焊条及合金铸铁堆焊焊条没有硬度，而本发明焊条保持了一个较好的硬度，这也是本发明焊条在高温能保持较好的耐磨料磨损性能的重要保证。
为了验证本发明焊条的耐磨料磨损性能，对本发明焊条双层堆焊金属进行常温耐磨料磨损试验，试验遵循《JB/T 7705-1995 松散磨粒磨料磨损试验方法-橡胶轮法》，以常用的Q235钢作为对比标样，采用40-70目的石英砂，样品尺寸75mm×25mm×10mm，每种样品进行9个平行试验取平均值，其相对耐磨性是标样的37-40倍。堆焊层金属硬度测试遵循《GB/T 230-91 金属洛氏硬度测试方法》，采用时代TH300洛氏硬度计，每个数据取十个试验点进行测量取平均值，其单层硬度为55-58，双层硬度为59-62。本发明焊条在焊接前不需预热，焊后会出现裂纹，但不会延伸至基体。对本发明焊条进行常温的温磨料磨损实验发现耐磨性能优异，这也使得本发明焊条不仅能在高温时具有较好的耐磨损性能，在温度变化或常温服役时也具有较好的耐磨料磨损性能。
另外，本发明通过实际工况比较发现，采用本发明焊条堆焊的部件在高温600℃以上的磨料磨损条件下能连续工作一年以上，而普通高温堆焊焊条及合金铸铁堆焊焊条的相同部件只使用2-4个月就失效了，从而可得出本发明焊条抗高温磨料磨损性能优良，高温硬度良好，大大延长了工件的使用寿命，是客户在高温部件堆焊时焊条的首选。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步详细说明，但本发明的保护范围不受具体的实施例所限制，以权利要求书为准。另外，以不违背本发明技术方案的前提下，对本发明所作的本领域普通技术人员容易实现的任何改动或改变都将落入本发明的权利要求范围之内。
实施例1
首先按药皮组分的重量份数取粉剂：大理石1份，萤石6份，钛白粉5份，石英3份，碳化铬60份，高碳铬铁60份，中碳锰铁2份，钼粉10份，碳化钨10份，铌铁5份，钒铁10份，铁粉10份，铝粉1份，钛铁1.5份，鳞片石墨20份，硅铁0.5份，碳酸钾1.5份，稀土硅铁2份。将上述粉剂混合均匀，然后按钾钠水玻璃模数为3.3、K：Na=3：1，取钾钠水玻璃15份与药皮粉料搅拌均匀待用，再按焊芯与药皮的配比取直径4.0mm的H08A焊芯40份，上述待用药皮60份，由油压机压涂于焊芯上，经自然干燥后在烘干设备上烘干即为成品。
实施例2
大理石4份，萤石6份，钛白粉1份，石英9份，碳化铬60份，高碳铬铁20份，中碳锰铁10份，钼粉10份，碳化钨2份，铌铁20份，钒铁10份，铁粉3份，铝粉5份，钛铁1.5份，鳞片石墨5份，硅铁3份，碳酸钾1.5份，稀土硅铁0.5份。将上述粉剂混合均匀，然后按钾钠水玻璃模数为3.3、K：Na=3：1，取钾钠水玻璃10份与药皮粉料搅拌均匀待用，再按焊芯与药皮的配比取直径4.0mm的H08A焊芯45份，上述待用药皮55份，由油压机压涂于焊芯上，经自然干燥后在烘干设备上烘干即为成品。
实施例3
大理石2份，萤石5份，钛白粉4.5份，石英5份，碳化铬50份，高碳铬铁45份，中碳锰铁4份，钼粉9份，碳化钨7份，铌铁10份，钒铁8份，铁粉8份，铝粉3份，钛铁1.2份，鳞片石墨15份，硅铁1份，碳酸钾1.3份，稀土硅铁1.4份。将上述粉剂混合均匀，然后按钾钠水玻璃模数为3.3、K：Na=3：1，取钾钠水玻璃20份与药皮粉料搅拌均匀待用，再按焊芯与药皮的配比取直径4.0mm的H08A焊芯42份，上述待用药皮58份，由油压机压涂于焊芯上，经自然干燥后在烘干设备上烘干即为成品。
实施例4
大理石3.5份，萤石5份，钛白粉2份，石英8份，碳化铬50份，高碳铬铁30份，中碳锰铁8份，钼粉9份，碳化钨4份，铌铁18份，钒铁8份，铁粉4份，铝粉4份，钛铁1.2份，鳞片石墨7份，硅铁2.5份，碳酸钾1.3份，稀土硅铁0.8份。将上述粉剂混合均匀，然后按钾钠水玻璃模数为3.3、K：Na=3：1，取钾钠水玻璃16份与药皮粉料搅拌均匀待用，再按焊芯与药皮的配比取直径4.0mm的H08A焊芯44份，上述待用药皮56份，由油压机压涂于焊芯上，经自然干燥后在烘干设备上烘干即为成品。
实施例5
大理石3份，萤石3.5份，钛白粉4份，石英6份，碳化铬40份，高碳铬铁40份，中碳锰铁5份，钼粉6份，碳化钨5.5份，铌铁16份，钒铁6份，铁粉5份，铝粉3份，钛铁0.8份，鳞片石墨13份，硅铁1.5份，碳酸钾0.7份，稀土硅铁1.2份。将上述粉剂混合均匀，然后按钾钠水玻璃模数为3.3、K：Na=3：1，取钾钠水玻璃12份与药皮粉料搅拌均匀待用，再按焊芯与药皮的配比取直径4.0mm的H08A焊芯43份，上述待用药皮57份，由油压机压涂于焊芯上，经自然干燥后在烘干设备上烘干即为成品。
实施例6
首先按药皮组分的重量份数取粉剂：大理石3份，萤石3.5份，钛白粉4份，石英6份，碳化铬40份，高碳铬铁40份，中碳锰铁5份，钼粉6份，碳化钨5.5份，铌铁16份，钒铁6份，硼铁5份，铁粉5份，铝粉3份，钛铁0.8份，鳞片石墨13份，硅铁1.5份，碳酸钾0.7份，稀土硅铁1.2份。将上述粉剂混合均匀，然后按钾钠水玻璃模数为3.3、K：Na=3：1，取钾钠水玻璃13份与药皮粉料搅拌均匀待用，再按焊芯与药皮的配比取直径4.0mm的H08A焊芯41份，上述待用药皮59份，由油压机压涂于焊芯上，经自然干燥后在烘干设备上烘干即为成品。
实施例7
首先按药皮组分的重量份数取粉剂：大理石1份，萤石2份，钛白粉1份，石英9份，碳化铬60份，高碳铬铁60份，中碳锰铁2份，钼粉2份，碳化钨10份，铌铁20份，钒铁2份，硼铁3份，铁粉10份，铝粉5份，钛铁0.2份，鳞片石墨5份，硅铁0.5份，碳酸钾1.5份，稀土硅铁2份。将上述粉剂混合均匀，然后按钾钠水玻璃模数为3.3、K：Na=3：1，取钾钠水玻璃19份与药皮粉料搅拌均匀待用，再按焊芯与药皮的配比取直径4.0mm的H08A焊芯45份，上述待用药皮55份，由油压机压涂于焊芯上，经自然干燥后在烘干设备上烘干即为成品。
实施例8
首先按药皮组分的重量份数取粉剂：大理石4份，萤石6份，钛白粉5份，石英3份，碳化铬20份，高碳铬铁20份，中碳锰铁10份，钼粉10份，碳化钨2份，铌铁5份，钒铁10份，硼铁10份，铁粉3份，铝粉1份，钛铁1.5份，鳞片石墨20份，硅铁3份，碳酸钾0.5份，稀土硅铁0.5份。将上述粉剂混合均匀，然后按钾钠水玻璃模数为3.3、K：Na=3：1，取钾钠水玻璃17份与药皮粉料搅拌均匀待用，再按焊芯与药皮的配比取直径4.0mm的H08A焊芯42份，上述待用药皮58份，由油压机压涂于焊芯上，经自然干燥后在烘干设备上烘干即为成品。
实施例9
首先按药皮组分的重量份数取粉剂：大理石2份，萤石3份，钛白粉2份，石英8份，碳化铬50份，高碳铬铁45份，中碳锰铁4份，钼粉3份，碳化钨7份，铌铁18份，钒铁3份，硼铁5份，铁粉8份，铝粉4份，钛铁0.6份，鳞片石墨7份，硅铁1份，碳酸钾1.3份，稀土硅铁1.4份，钾钠水玻璃11份。其它同实施例4。
实施例10
首先按药皮组分的重量份数取粉剂：大理石3.5份，萤石5份，钛白粉4.5份，石英5份，碳化铬35份，高碳铬铁30份，中碳锰铁8份，钼粉9份，碳化钨4份，铌铁10份，钒铁8份，硼铁9份，铁粉4份，铝粉3份，钛铁1.2份，鳞片石墨15份，硅铁2.5份，碳酸钾0.7份，稀土硅铁0.8份，钾钠水玻璃14份。其它同实施例5。
实施例11
首先按药皮组分的重量份数取粉剂：大理石2.5份，萤石4份，钛白粉3份，石英4份，碳化铬30份，高碳铬铁35份，中碳锰铁5份，钼粉5份，碳化钨3份，铌铁7份，钒铁5份，硼铁6份，铁粉6份，铝粉2份，钛铁0.4份，鳞片石墨10份，硅铁2份，碳酸钾0.8份，稀土硅铁1份。将上述粉剂混合均匀，然后按钾钠水玻璃模数为3.3、K：Na=3：1，取钾钠水玻璃14份与药皮粉料搅拌均匀待用，再按焊芯与药皮的配比取直径4.0mm的H08A焊芯43份，上述待用药皮57份，由油压机压涂于焊芯上，经自然干燥后在烘干设备上烘干即为成品。
实施例12
首先按药皮组分的重量份数取粉剂：大理石1.5份，萤石6份，钛白粉4份，石英7份，碳化铬45份，高碳铬铁50份，中碳锰铁9份，钼粉7份，碳化钨8份，铌铁15份，钒铁7份，硼铁8份，铁粉9份，铝粉3份，钛铁1份，鳞片石墨18份，硅铁3份，碳酸钾1.4份，稀土硅铁1.7份。将上述粉剂混合均匀，然后按钾钠水玻璃模数为3.3、K：Na=3：1，取钾钠水玻璃18份与药皮粉料搅拌均匀待用，再按焊芯与药皮的配比取直径4.0mm的H08A焊芯43.5份，上述待用药皮56.5份，由油压机压涂于焊芯上，经自然干燥后在烘干设备上烘干即为成品。
Claims (6)
1.耐高温耐腐蚀堆焊耐磨焊条，该焊条由焊芯和药皮组成，焊芯与药皮按下述重量份数比制备而成：焊芯40～45份：药皮55～60份，所述的焊芯为H08A，其特征在于所述的药皮包括以下组分，并按下述重量份数构成：
大理石1～4份，萤石2～6份，钛白粉1～5份，石英3～9份，碳化铬20～60份，高碳铬铁20～60份，中碳锰铁2～10份，钼粉2～10份，碳化钨2～10份，铌铁5～20份，钒铁2～10份，铁粉3～10份，铝粉1～5份，钛铁0.2～1.5份，鳞片石墨5～20份，硅铁0.5～3份，碳酸钾0.5～1.5份，稀土硅铁0.5～2份，钾钠水玻璃10～20份。
2.根据权利要求1所述的耐高温耐腐蚀堆焊耐磨焊条，其特征在于所述的药皮包括以下组分，并按下述重量份数构成：
大理石2～3.5份，萤石3～5份，钛白粉2～4.5份，石英5～8份，碳化铬35～50份，高碳铬铁30～45份，中碳锰铁4～8份，钼粉3～9份，碳化钨4～7份，铌铁10～18份，钒铁3～8份，铁粉4～8份，铝粉3～4份，钛铁0.6～1.2份，鳞片石墨7～15份，硅铁1～2.5份，碳酸钾0.7～1.3份，稀土硅铁0.8～1.4份，钾钠水玻璃12～16份。
3.根据权利要求1所述的耐高温耐腐蚀堆焊耐磨焊条，其特征在于所述的药皮包括以下组分，并按下述重量份数构成：
大理石3份，萤石3.5份，钛白粉4份，石英6份，碳化铬40份，高碳铬铁40份，中碳锰铁5份，钼粉6份，碳化钨5.5份，铌铁16份，钒铁6份，铁粉5份，铝粉3份，钛铁0.8份，鳞片石墨13份，硅铁1.5份，碳酸钾0.7份，稀土硅铁1.2份，钾钠水玻璃15份。
4.根据权利要求1、2或3所述的耐高温耐腐蚀堆焊耐磨焊条，其特征在于还包括3～10重量份数的硼铁。
5.根据权利要求1、2或3所述的耐高温耐腐蚀堆焊耐磨焊条，其特征在于所述的钾钠水玻璃按下述重量份数比制备而成：K：Na=3：1。
6.根据权利要求5所述的耐高温耐腐蚀堆焊耐磨焊条，其特征在于所述的钾钠水玻璃的模数为3.3。
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