CN104607820A

CN104607820A - 一种高性能热轧辊表面堆焊材料

Info

Publication number: CN104607820A
Application number: CN201410727531.0A
Authority: CN
Inventors: 陈华; 周慧敏; 邹阳
Original assignee: Changchun University of Technology
Current assignee: Changchun University of Technology
Priority date: 2014-12-04
Filing date: 2014-12-04
Publication date: 2015-05-13

Abstract

一种高性能热轧辊表面堆焊材料，属于工业材料制造技术领域，由铁、碳、铬、锰、硅、镍、钼、稀土镧、钒和硼按比例混合制成。本发明的有益效果是：强度、塑性高，耐蚀、耐热性好，寿命长。

Description

一种高性能热轧辊表面堆焊材料

技术领域

本发明属于工业材料制造技术领域，是一种堆焊材料。

背景技术

连续铸造中辊子的工作条件比较复杂。工作时承受着机械载荷、热载荷和磨擦载荷。在初轧过程中，热轧辊辊面900～1200℃的钢直接接触，然后又被急速水冷，连续经历着急热和急冷的交变作用，因此，热轧辊的主要破坏形式为热疲劳破坏，即轧辊表面发生龟裂和剥落现象。同时，轧辊因过度磨损而报废也是其主要失效原因之一。因此，轧辊表面常常堆焊一层耐热不锈钢。目前，所使用的堆焊材料的缺点是抗热疲劳性不够、耐磨性不足，使用周期短。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种高性能热轧辊表面堆焊材料，可用于埋弧堆焊药芯焊丝的熔填材料。

其组成为铁、碳、铬、锰、硅、镍、钼、稀土氧化镧、钒和硼，各种原材料的重量份数比为：

碳C：0.03～0.08；

铬Cr：11.6～13.2；

锰Mn：0.6～0.8；

硅Si：0.4～0.56；

镍Ni：3.0～5.0；

钼Mo：0.7～0.9；

稀土氧化镧La₂O₃：0.2~1；

硼B：0.02~0.05；

钒V：1~2；

余量为铁Fe；

各原材料均为100目-150目的粉末，混合制成。

本发明优选原材料重量比为：

碳 0.05~0.07；

铬 12~13；

锰 0.6~0.8；

钼 0.7~0.9；

硅 0.4~0.5；

镍 3.5～4.5；

稀土氧化镧 0.4~0.8；

硼 0.02~0.05；

钒 1.2~1.8；

余量为铁。

本发明最佳原材料重量比为：

碳 0.05；

铬 12.5；

锰 0.78；

钼 0.81；

硅 0.5；

镍 3.90；

稀土氧化镧 0.6；

硼 0.03；

钒 1.5；

余量为铁。

通过万能拉伸试验机测试材料的强度、塑性，用高温氧化炉测试高温抗氧化性，测试耐蚀性能。

本发明的有益效果是：强度、塑性高，耐蚀、耐热性好，寿命长。

附图说明

图1是成分为碳 0.03%，铬 12%，锰 0.6%，钼 0.9%，硅 0.4%，镍 3.0%，稀土（氧化镧）0.6%，钒2%，硼 0.02%，余量为铁的堆焊组织金相图片；

图2是成分为成分为碳 0.05%，铬 12.5%，锰 0.78%，钼 0.81%，硅 0.5%，镍 3.9%，稀土（氧化镧）1%，钒1.2%，硼 0.02%，余量为铁堆焊组织金相图片；

图3是成分为碳 0.06%，铬 13.2%，锰 0.8%，钼 0.7%，硅 0.56%，镍 5.0%，稀土（氧化镧）0.2%，硼 0.02%，钒1%，余量为铁的堆焊组织金相图片；

图4是成分为为碳 0.06%，铬 13.8%，锰 0.72%，钼 0.83%，硅 0.56%，镍 4.6%，稀土（氧化镧）0.2%，硼 0.03%，钒1%，余量为铁的堆焊组织扫描电镜照片；

图5是成分为碳 0.05%，铬 12.5%，锰 0.78%，钼 0.81%，硅 0.5%，镍 3.9%，稀土（氧化镧）1%，钒1.2%，硼 0.02%，余量为铁堆焊组织的堆焊组织拉伸应力-应变曲线图；

图6 是成分为碳 0.05%，铬 12.5%，锰 0.78%，钼 0.81%，硅 0.5%，镍 3.9%，稀土（氧化镧）1%，钒1.2%，硼 0.02%，余量为铁堆焊组织的堆焊组织拉伸断口图；

图7 是成分为碳 0.03%，铬 12%，锰 0.6%，钼 0.9%，硅 0.4%，镍 3.0%，稀土（氧化镧）0.6%，钒2%，硼 0.03%，余量为铁的堆焊组织拉伸应力-应变曲线图；

图 8是成分为碳 0.03%，铬 12%，锰 0.6%，钼 0.9%，硅 0.4%，镍 3.0%，稀土（氧化镧）0.6%，钒2%，硼 0.03%，余量为铁的堆焊组织拉伸断口扫描电镜照片；

图9是成分为碳 0.06%，铬 13.2%，锰 0.8%，钼 0.7%，硅 0.56%，镍 5.0%，稀土（氧化镧）0.2%，钒1%，硼 0.03%，余量为铁的堆焊组织堆焊组织拉伸断口扫描电镜照片；

图10是成分为碳 0.06%，铬 13.2%，锰 0.8%，钼 0.7%，硅 0.56%，镍 5.0%，稀土（氧化镧）0.2%，钒1%，硼 0.03%，余量为铁的堆焊组织拉伸断口扫描电镜照片。

具体实施方式

实施例1、

取铁粉804.5克、铬粉120克、锰粉6克、钼粉9克、硅粉4克、镍粉30克、稀土（氧化镧）6克、钒粉20克、碳粉0.3克和硼粉0.2克。按成分配比充分混合，作成药芯焊丝材料。采用埋弧焊工艺在40Cr辊基体上堆焊1~3层堆焊层，堆焊厚度5~8mm，焊接电流：250A；焊接速度：15m/h。

实施例2、

取铁粉792.4克、铬粉125克、锰粉7.8克、钼粉8.1克、硅粉5克、镍粉39克、稀土（氧化镧）10克、钒粉12克、碳粉0.5克和硼粉0.2克。按成分配比充分混合，作成药芯焊丝。采用埋弧焊工艺在40Cr辊基体上堆焊1~3层堆焊层，堆焊厚度5~8mm，焊接电流：250A；焊接速度：18m/h。

实施例3、

取铁粉766.5克、铬粉132克、锰粉8克、钼粉7克、硅粉5.6克、镍粉50克、稀土（氧化镧）20克、钒粉10克、碳粉0.6克和硼粉0.2克。按成分配比充分混合，作成药芯焊丝。采用埋弧焊工艺在40Cr辊基体上堆焊1~3层堆焊层，堆焊厚度5~8mm，焊接电流：350A；焊接速度：18m/h。

实施例4、

取铁粉764克、铬粉138克、锰粉7.2克、钼粉8.3克、硅粉5.6克、镍粉46克、稀土（氧化镧）20克、钒粉10克、碳粉0.6克和硼粉0.3克。按成分配比充分混合，作成药芯焊丝。采用埋弧焊工艺在40Cr辊基体上堆焊1~3层堆焊层，堆焊厚度5~8mm，焊接电流：350A；焊接速度：18m/h。

实验例1、

如图1、2、3、4所示是堆焊层数为3层的金相和扫描电镜组织形貌,其中图1为堆焊层全貌，可分为堆焊区、熔化区、热影响区(相变硬化区)和基体四部分。

图2、图3分别为1.2层与2.3层焊层界面，如图所示堆焊组织内部及焊缝处均无夹杂、裂纹等缺陷，表明设计的堆焊材料的抗焊接裂纹性能良好。

图4为第三层焊接区高倍马氏体扫描电镜组织照片。

实验例2、

如图5、6、7所示，堆焊层拉伸的工程应力一应变曲线。从图中可以发现，经历了弹性变形、塑性变形、加工硬化和断裂，并且塑性变形和加工硬化非常明显。在应力一应变曲线都存在着明显的最高点，标志着在达到最大应力即抗拉强度时，金属开始颈缩，并且在颈缩前的均匀塑性变形在整个拉伸变形过程中占主导，颈缩后的集中变形所占比例很小，这说明该堆焊层具有很好的塑性。

实验例3、

图8、9、10为拉伸断口扫描电镜照片。从图中可见断口中存在大量韧窝，但是由于堆焊时形成了具有一定方向性的组织，所以断口中出现一些垂直于拉伸方向的断裂平台。

获得这种高力学性能主要原因是由于稀土镧的加入，减少了夹杂并细化组织，同时有Ni、Mo等元素，Ni、Mo是传统的改善塑性、韧性的最佳元素。

Claims

1.一种高性能热轧辊表面堆焊材料，其特征在于：它由铁、碳、铬、锰、硅、镍、钼、稀土镧、钒和硼组成，各种原材料的重量份数比为

碳C：0.03～0.08；

铬Cr：11.6～13.2；

锰Mn：0.6～0.8；

硅Si：0.4～0.56；

镍Ni：3.0～5.0；

钼Mo：0.7～0.9；

稀土氧化镧La₂O₃：0.2~1；

硼B：0.02~0.05；

钒V：1~2；

余量为铁Fe；

各原材料均为100目-150目的粉末，混合制成。

2.根据权利要求1所述的高性能热轧辊表面堆焊材料，其特征在于原材料重量比为：

碳 0.05~0.07；

铬 12~13；

锰 0.6~0.8；

钼 0.7~0.9；

硅 0.4~0.5；

镍 3.5～4.5；

稀土氧化镧 0.4~0.8；

硼 0.02~0.05；

钒 1.2~1.8；

余量为铁。

3.根据权利要求1所述的高性能热轧辊表面堆焊材料，其特征在于原材料重量比为：碳 0.05；

铬 12.5；

锰 0.78；

钼 0.81；

硅 0.5；

镍 3.90；

稀土氧化镧 0.6；

硼 0.03；

钒 1.5；

余量为铁。