CN103722308B - 无裂纹抗高温氧化的耐磨多层堆焊焊条 - Google Patents

无裂纹抗高温氧化的耐磨多层堆焊焊条 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种无裂纹抗高温氧化的耐磨多层堆焊焊条。该焊条由焊芯和药皮组成，焊芯采用H08A焊芯，直径4.0，其药皮重量系数为0.90～1.2，所述的药皮由以下组分按下述重量份数制备而成：大理石10～20，金红石20～40，钛白粉10～15，钛铁2～6，中碳锰铁12～20，硅铁：1～4，金属铬：20～40，钼粉1～5，镍粉5～10，铌铁1～5，纯碱1～3，云母2～8，稀土硅铁0.2～1.5，钾钠水玻璃20～25；本发明的堆焊焊条，配方科学合理，且成本低廉，达到焊接表面无裂纹，并能很好的承受高温氧化耐磨损性能，操作工艺简单，普通焊接操作者可以独立完成，同时增加生产率和合格率，具有较好的推广价值。

Description

无裂纹抗高温氧化的耐磨多层堆焊焊条
技术领域
本发明涉及一种堆焊焊条，尤其涉及一种无裂纹抗高温氧化的耐磨多层堆焊焊条。
背景技术
众所周知，工业生产中，很多设备在高温氧化磨损条件下工作，服役环境苛刻，需要经常维修，人工、物料成本昂贵。为此，很多设备表面需要做特殊工艺处理，其中最常见的方法就是表面堆焊耐磨合金。堆焊过程中要求堆焊焊条多层焊接无裂纹，高温下具有良好的抗氧化耐磨损性能。目前适用于这种特殊工况的堆焊材料主要是钴基高温合金堆焊材料。但钴属于稀有金属，价格昂贵，不宜广泛应用。而且钴基焊条脆性较大，焊接过程中只能通过缓慢多次收弧的方法，让堆焊层在逐步缓慢冷却过程中，使应力不断得到释放，进而消除裂纹，因此对操作者技能要求较高。
发明内容
本发明针对上述现有技术中存在的问题提出的，其目的是提供一种能确保焊接表面无裂纹，并能很好的承受高温氧化耐磨损性能，而且操作工艺简单，普通焊接操作者可以独立完成，从而提高生产率和合格率的无裂纹抗高温氧化的耐磨多层堆焊焊条。
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：无裂纹抗高温氧化的耐磨多层堆焊焊条，该焊条由焊芯和药皮组成，焊芯采用H08A焊芯，直径4.0，其药皮重量系数为0.90～1.2，所述的药皮由以下组分按下述重量份数制备而成：大理石10～20，金红石20～40，钛白粉10～15，钛铁2～6，中碳锰铁12～20，硅铁：1～4，金属铬：20～40，钼粉1～5，镍粉5～10，铌铁1～5，纯碱1～3，云母2～8，稀土硅铁0.2～1.5，钾钠水玻璃20～25。
所述的药皮由以下组分按下述重量份数制备而成：大理石12～18，金红石25～35，钛白粉11～14，钛铁3～5，中碳锰铁15～18，硅铁：1.5～3.5，金属铬：25～35，钼粉1.5～4.5，镍粉6～8，铌铁2～4.5，纯碱1.5～2.5，云母3～7，稀土硅铁0.2～1，钾钠水玻璃21～24。
所述的药皮由以下组分按下述重量份数制备而成：大理石15，金红石30，钛白粉13，钛铁4，中碳锰铁16，硅铁：2.5，金属铬：30，钼粉3，镍粉7，铌铁3，纯碱2，云母5，稀土硅铁0.4，钾钠水玻璃22。
所述的钾钠水玻璃的模数为2.8～3.0。
采用所述的无裂纹抗高温氧化的耐磨多层堆焊焊条的焊接方法，其步骤如下：1）焊前把待堆焊焊件预热到至少100℃，焊接电压28 V～30V，焊接电流150 A～180A，层间温度控制在100℃～150℃之间；2）焊后用保温棉将焊件保温至40℃～60℃，20min～40min后取下，即可保证多层堆焊没有裂纹。
制备所述的无裂纹抗高温氧化的耐磨多层堆焊焊条采用常规方法，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：
本发明的堆焊焊条，配方科学合理，且成本低廉，达到焊接表面无裂纹，并能很好的承受高温氧化耐磨损性能，操作工艺简单，普通焊接操作者可以独立完成，同时提高生产率和合格率。本发明材料配方中由于加入C、Cr元素，保证了堆焊金属在缓慢冷却过程中在晶界和枝晶间生成M2 3C6，该组织具有良好的硬度，并且晶界上的M23C6能阻止晶界滑移，从而改善材料持久强度，铬含量还可以进一步提高堆焊金属的耐氧化腐蚀能力；加入钛和铌，可使碳稳定化，以防止晶间氧化腐蚀；另外加入钼、镍元素，均可提高抗高温性能，增加抗腐蚀能力。另外，堆焊金属含碳量较低，韧性好，在使用过程中，配合本发明独特的焊接工艺方法，确保多层堆焊没有裂纹。本发明堆焊焊条焊态金相组织为低碳马氏体、残余奥氏体和晶间析出碳化物组成。
对本发明焊条进行堆焊层金属硬度测试，遵循《GB/T 230-1991 金属洛氏硬度测试方法》，采用北京时代之峰科技有限公司的TH300洛氏硬度计，每个数据取十个试验点进行测量取平均值，其双层焊态硬度为46.9-48.4；极差为R：1.5；方差为S：0.5。本发明经多层堆焊试验以及使用特种合金刀机加后表面均未出现裂纹。
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
按焊芯采用H08A的焊芯，直径4.0，药皮重量系数为1.0，药皮由以下组分按下述重量份数取大理石15，金红石30，钛白粉13，钛铁4，中碳锰铁16，硅铁：2.5，金属铬：30，钼粉3，镍粉7，铌铁3，纯碱2，云母5，稀土硅铁0.4，药粉混合均匀后加入钾钠水玻璃22，钾钠水玻璃的模数为3.0，K：Na=3：1，搅拌均匀，由油压机压涂于焊芯上，经自然干燥或烘干设备上烘干后即为成品。
采用所述的无裂纹抗高温氧化的耐磨多层堆焊焊条的焊接方法，其步骤如下：1）普通焊工用氧-乙炔焊前把待堆焊焊件预热到至少100℃，直流电焊机焊接电压29 V，焊接电流160 A，层间温度控制在100℃～150℃之间；2）焊后用保温棉将焊件保温至40℃～60℃，30min后取下，即多层堆焊没有裂纹。
实施例2
按焊芯采用H08A的焊芯，直径4.0，药皮重量系数为1.2，药皮由以下组分按下述重量份数取：大理石10，金红石40，钛白粉15，钛铁6，中碳锰铁20，硅铁：4，金属铬：40，钼粉5，镍粉10，铌铁5，纯碱3，云母8，稀土硅铁1.5，药粉混合均匀后加入钾钠水玻璃25，钾钠水玻璃的模数为2.9，K：Na=3：1，搅拌均匀，由油压机压涂于焊芯上，经自然干燥后在烘干设备上烘干后即为成品。
采用所述的无裂纹抗高温氧化的耐磨多层堆焊焊条的焊接方法，其步骤如下：1）普通焊工用氧-乙炔焊前把待堆焊焊件预热到至少110℃，直流电焊机焊接电压30 V，焊接电流180 A，层间温度控制在100℃～150℃之间；2）焊后用保温棉将焊件保温至40℃～60℃，40min后取下，即多层堆焊没有裂纹。
实施例3
按焊芯采用H08A的焊芯，直径4.0，药皮重量系数为0.9，药皮由以下组分按下述重量份数取：大理石20，金红石20，钛白粉10，钛铁2，中碳锰铁12，硅铁：1，金属铬：20，钼粉1，镍粉5，铌铁1，纯碱1，云母2，稀土硅铁0.2，药粉混合均匀后加入钾钠水玻璃20，钾钠水玻璃的模数为2.8，K：Na=3：1，搅拌均匀，由油压机压涂于焊芯上，经自然干燥后在烘干设备上烘干后即为成品。
采用所述的无裂纹抗高温氧化的耐磨多层堆焊焊条的焊接方法，其步骤如下：1）普通焊工用氧-乙炔焊前把待堆焊焊件预热到至少110℃，直流电焊机焊接电压28 V，焊接电流150 A，层间温度控制在100℃～150℃之间；2）焊后用保温棉将焊件保温至40℃～60℃，20min后取下，即多层堆焊没有裂纹。
实施例4
按焊芯采用H08A的焊芯，直径4.0，药皮重量系数为1.1，药皮由以下组分按下述重量份数取：大理石12，金红石35，钛白粉14，钛铁5，中碳锰铁18，硅铁：3.5，金属铬：35，钼粉4.5，镍粉8，铌铁4.5，纯碱2.5，云母7，稀土硅铁0.3，药粉混合均匀后加入钾钠水玻璃24，钾钠水玻璃的模数为3.0，K：Na=3：1，搅拌均匀，由油压机压涂于焊芯上，经自然干燥后在烘干设备上烘干后即为成品。
采用所述的无裂纹抗高温氧化的耐磨多层堆焊焊条的焊接方法，其步骤如下：1）普通焊工用氧-乙炔焊前把待堆焊焊件预热到至少120℃，直流电焊机焊接电压29 V，焊接电流170 A，层间温度控制在100℃～150℃之间；2）焊后用保温棉将焊件保温至40℃～60℃，30min后取下，即多层堆焊没有裂纹。
实施例5
按焊芯采用H08A的焊芯，直径4.0，药皮重量系数为1.0，药皮由以下组分按下述重量份数取：大理石18，金红石25，钛白粉11，钛铁3，中碳锰铁15，硅铁：1.5，金属铬：25，钼粉1.5，镍粉6，铌铁2，纯碱1.5，云母3，稀土硅铁0.2，药粉混合均匀后加入钾钠水玻璃21，钾钠水玻璃的模数为2.8，K：Na=3：1，搅拌均匀，由油压机压涂于焊芯上，经自然干燥后在烘干设备上烘干后即为成品。
采用所述的无裂纹抗高温氧化的耐磨多层堆焊焊条的焊接方法，其步骤如下：1）普通焊工用氧-乙炔焊前把待堆焊焊件预热到至少110℃，直流电焊机焊接电压30V，焊接电流160 A，层间温度控制在100℃～150℃之间；2）焊后用保温棉将焊件保温至40℃～60℃，40min后取下，即多层堆焊没有裂纹。
实施例6
按焊芯采用H08A的焊芯，直径4.0，药皮重量系数为1.2，药皮由以下组分按下述重量份数取：12，金红石33，钛白粉12，钛铁6，中碳锰铁6，雾化硅铁3，金属铬30，钼粉3，镍粉7，铌铁3，纯碱1，云母4，稀土硅铁1，药粉混合均匀后加入钾钠水玻璃23，钾钠水玻璃的模数为2.8、K：Na=3：1，搅拌均匀，由油压机压涂于焊芯上，经自然干燥后在烘干设备上烘干后即为成品。
采用所述的无裂纹抗高温氧化的耐磨多层堆焊焊条的焊接方法，其步骤如下：1）普通焊工用氧-乙炔焊前把待堆焊焊件预热到至少110℃，直流电焊机焊接电压30V，焊接电流160 A，层间温度控制在100℃～150℃之间；2）焊后用保温棉将焊件保温至50℃，40min后取下，即多层堆焊没有裂纹。
以上实施例均达到堆焊金属硬度为46.9-48.4；极差为R：1.5；方差为S：0.5，焊块金相组织为板条状马氏体、奥氏体及碳化物组成，碳化物的形态尺寸和分布决定了材料具有良好的耐磨性能。堆焊金属化学成分测试：Cr、Ni、Mo含量分别满足15-25，3-6，1-2.3的设计要求，这些元素都具有良好的高温抗氧化性能。材料经高温条件测试，看不到氧化物，颜色无明显变化。

Claims (5)

1.无裂纹抗高温氧化的耐磨多层堆焊焊条，该焊条由焊芯和药皮组成，焊芯采用H08A焊芯，直径4.0，其特征在于：药皮重量系数为0.90～1.2，所述的药皮由以下组分按下述重量份数制备而成：大理石10～20，金红石20～40，钛白粉10～15，钛铁2～6，中碳锰铁12～20，硅铁：1～4，金属铬：20～40，钼粉1～5，镍粉5～10，铌铁1～5，纯碱1～3，云母2～8，稀土硅铁0.2～1.5，钾钠水玻璃20～25。
2.根据权利要求1所述的无裂纹抗高温氧化的耐磨多层堆焊焊条，其特征在于：所述的药皮由以下组分按下述重量份数制备而成：大理石12～18，金红石25～35，钛白粉11～14，钛铁3～5，中碳锰铁15～18，硅铁：1.5～3.5，金属铬：25～35，钼粉1.5～4.5，镍粉6～8，铌铁2～4.5，纯碱1.5～2.5，云母3～7，稀土硅铁0.2～1，钾钠水玻璃21～24。
3.根据权利要求1所述的无裂纹抗高温氧化的耐磨多层堆焊焊条，其特征在于：所述的药皮由以下组分按下述重量份数制备而成：大理石15，金红石30，钛白粉13，钛铁4，中碳锰铁16，硅铁：2.5，金属铬：30，钼粉3，镍粉7，铌铁3，纯碱2，云母5，稀土硅铁0.4，钾钠水玻璃22。
4.根据权利要求1、2或3所述的无裂纹抗高温氧化的耐磨多层堆焊焊条，其特征在于：所述的钾钠水玻璃的模数为2.8～3.0。
5.采用权利要求1、2或3所述的无裂纹抗高温氧化的耐磨多层堆焊焊条的焊接方法，其步骤如下：
1）用氧-乙炔焊焊前把待堆焊焊件预热到至少100℃，直流电焊机焊接电压28 V～30V，焊接电流150 A～180A，层间温度控制在100℃～150℃之间；
2）焊后用保温棉将焊件保温在40℃～60℃，20min～40min后取下，即达到多层堆焊没有裂纹。
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