CN104139254A - 堆焊药芯焊丝 - Google Patents

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伊戈尔·梁布采夫
弗拉基米尔·郭瑞
郑世达
易江龙
陈和兴
王昕昕
王凯
郭春富
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/30—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
    • B23K35/3026—Mn as the principal constituent

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

一种堆焊药芯焊丝，由钢带和药芯粉末组成，其特征在于药芯粉末成分及质量百分含量为:铬29.0~35.0；锰29.0~45.0；镍8.5~10.5；钼2.0~4.0；钒1.5~5.5；钛0.02~0.5；硅0.15~0.55；铁5.5~22.5；氟硅酸钠0.03~0.5；大理石0.03~0.5；金红石0.03~1.5；萤石0.03~1.0；霞石0.03~0.4。本发明是一种在无需预热情况下实现堆焊修复的药芯焊丝，堆焊过程中无需预热，无裂纹形成，可获得不稳定奥氏体结构的熔敷金属，保证在金属-金属间摩擦条件下耐久性。

Description

堆焊药芯焊丝
技术领域
本发明属于焊接领域，主要是堆焊药芯焊丝，可应用在零件的明弧或者埋弧电弧堆焊。这些零件通常在磨损较大的金属-金属间摩擦条件下使用，零件材料是碳含量为0.4~0.8%的中高碳低合金钢。
背景技术
碳含量为0.4~0.8%的中高碳低合金钢零件材料在我国工业领域大量应用，例如各种起重机支柱-旋转装置，挖掘机；各种轴、辊上轴承的传送带；有轨电车轨道，工厂内部的运输轨道等。这类钢结构零件修复堆焊时，必须采取措施避免在熔敷金属和热影响区形成裂纹。最常用的方法是预热和回火，能极大降低残余应力，并形成马氏体结构。钢内碳含量越高，堆焊前零件需加热的温度就越高。比如，碳含量为0.5~0.7%的钢材堆焊，加热温度到350~400℃。对零件加热到这个温度，耗能较大，不经济，且劳动强度大。若能在无需预热情况下实现上述材料的堆焊修复，必将大幅提高工作效率，节约预热消耗的能量。
CN101905396A提供一种以Cr 40%~45%、Ni 5~10%、Ti 5~15%、Mn 5~10%为主要成分的自保护耐磨堆焊药芯焊丝，主要适用于修复连铸辊、各类轧辊。CN1478632A提供一种以高碳铬铁 45~60%、TiB2 5~15%、75#硅铁4~8%、Mn 5~10%)为主要成分的高硬度高耐磨自保护堆焊药芯焊丝，主要用于磨煤辊、水泥磨盘、钢材淄槽等的堆焊修复。综合来看，目前已有的专利、文献资料均未有提及在堆焊修复中高碳低合金钢零件材料时无需预热的工艺。
发明内容
本发明目的在于提供一种在无需预热情况下实现上述材料的堆焊修复的药芯焊丝，堆焊过程中无需预热，无裂纹形成，可获得不稳定奥氏体结构的熔敷金属，保证在金属-金属间摩擦条件下耐久性。
本发明所述的堆焊药芯焊丝由钢带和药芯粉末组成，其特征在于药芯粉末成分及质量百分含量为:铬29.0~35.0；锰29.0~45.0；镍8.5~10.5；钼2.0~4.0；钒1.5~5.5；钛0.02~0.5；硅0.15~0.55；铁5.5~22.5；氟硅酸钠0.03~0.5；大理石0.03~0.5；金红石0.03~1.5；萤石0.03~1.0；霞石0.03~0.4。根据使用需要，药粉填充率为24~34%。
优选的药芯粉末成分及质量百分含量为:铬35.0；锰45.0；镍10.5；钼2.0；钒1.5；钛0.02；硅0.15；铁5.68；氟硅酸钠0.03；大理石0.03；金红石0.03；萤石0.03；霞石0.03。
药芯焊丝中的铬能阻碍晶格生长，提高奥氏体的稳定性，铬能提高熔敷金属的耐磨性及抗腐蚀性；锰能帮助获得介稳定奥氏体的熔敷金属；镍能提高奥氏体的稳定性；钼：一定含量的钼能提高熔敷金属的强度和塑性；钒：作为含铬熔敷金属的成分，用来破坏其微观组织；硅：一定含量的硅铁帮助熔敷金属脱氧；铁：用在自保护药芯焊丝，跟大气中的氮反应并阻止气孔形成；氟硅酸钠用于药芯焊丝，可与氢气反应以阻止氢气孔形成，稳定电弧；大理石、金红石、萤石和霞石用于造渣和稳定电弧。
采用本发明的药芯焊丝，能获得不稳定奥氏体结构的熔敷金属，无裂纹形成。奥氏体能阻碍裂纹在热影响区形成。加工硬化后，不稳定奥氏体转变成变形马氏体（ε-马氏体）。跟高速冷却在碳钢内形成的针状马氏体相比，变形马氏体是扩散组织，能优化熔敷金属的力学性能并阻碍裂纹形成。
不稳定奥氏体结构不锈钢的明弧、气保或埋弧堆焊药芯焊丝，由钢皮和粉末配料组成，成分包括铬、锰、镍、钼；钒；钛；硅；氟硅酸钠；大理石；金红石；萤石；霞石，其特点在于，为了获得不稳定奥氏体结构的熔敷金属，通过加工硬化强化，变成高强度的ε-马氏体。
具体实施方式
实施例1
自保护堆焊药芯焊丝。焊丝直径2mm，填充率34%。制备焊丝使用截面0.3×16mm的低碳钢带。药芯粉末成分及质量百分含量为:铬29.0；锰29.0；镍8.5；钼2.0；钒5.5；钛0.5；硅0.55；铁21.05；氟硅酸钠0.5；大理石0.5；金红石1.5；萤石1.0；霞石0.4。
将所取各种粉末放入混粉机混合20分钟，然后用混合粉末制备直径2.0mm的药芯焊丝，用该药芯焊丝对样品进行半自动堆焊，堆焊参数：电压22~24V，电流300~350A；在第四层采样进行化学分析。堆焊后强度为HRC 20，加工硬化后强度为HRC 45。
实施例2
气保护堆焊药芯焊丝。焊丝直径1.6mm，填充率29%。制备焊丝使用截面0.3×16mm的低碳钢带。药芯粉末成分及质量百分含量为:铬31.0；锰30.0；镍9.0；钼4.0；钒2.5；钛0.2；硅0.5；铁22.1；氟硅酸钠0.1；大理石0.1；金红石0.2；萤石0.2；霞石0.1。
将所取各种粉末放入混粉机混合20分钟，然后用混合粉末制备直径1.6mm的药芯焊丝，用该药芯焊丝对样品进行半自动堆焊，堆焊参数：电压22~24V，电流230~250A，气流量16l/min；在第四层采样进行化学分析。堆焊后强度为HRC 24，加工硬化后强度为HRC 40。
实施例3
埋弧堆焊药芯焊丝。焊丝直径2.4mm，填充率24%。制备焊丝使用截面0.3×16mm的低碳钢带。药芯粉末成分及质量百分含量为:铬35.0；锰45.0；镍10.5；钼2.0；钒1.5；钛0.02；硅0.15；铁5.68；氟硅酸钠0.03；大理石0.03；金红石0.03；萤石0.03；霞石0.03。
将所取各种粉末放入混粉机混合20分钟，然后用混合粉末制备直径2.4mm的药芯焊丝，用该埋弧焊剂对样品进行半自动堆焊，埋弧堆焊参数：电压28~30V，电流300~350A，堆焊速度20~25m/h；在第四层采样进行化学分析。堆焊后强度为HRC 30，加工硬化后强度为HRC 47。

Claims (2)

1.一种堆焊药芯焊丝，由钢带和药芯粉末组成，其特征在于药芯粉末成分及质量百分含量为:铬29.0～35.0；锰29.0～45.0；镍8.5～10.5；钼2.0～4.0；钒1.5～5.5；钛0.02～0.5；硅0.15～0.55；铁5.5～22.5；氟硅酸钠0.03～0.5；大理石0.03～0.5；金红石0.03～1.5；萤石0.03～1.0；霞石0.03～0.4。
2.根据权利要求1所述的药芯粉末成分及质量百分含量为:铬35.0；锰45.0；镍10.5；钼2.0；钒1.5；钛0.02；硅0.15；铁5.68；氟硅酸钠0.03；大理石0.03；金红石0.03；萤石0.03；霞石0.03。
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