CN105798484B - 一种高碳高铬高钒耐磨堆焊自保护药芯焊丝 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高碳高铬高钒耐磨堆焊自保护药芯焊丝。本发明的药芯焊丝，药芯的成分按质量百分比为：高碳铬铁5～25％，碳化铬30～60％，钒铁15～35％，钼铁0.5～5％，电解锰1～4％，硅铁1～4％，硼铁1～4％，石墨1～5％，铝镁1～5％，锆英砂0～3％，大理石0～4％，氟化钡0～3％，碳酸钡0～5％，氟硅酸钠0～3％，萤石0～5％；所述药芯焊丝的外皮为低碳钢带，直径为1.6～4.0mm，配重比为44～53％。本发明的药芯焊丝可大大提高堆焊合金的硬度和耐磨性，且不会降低堆焊合金的韧性；制备的堆焊合金可广泛应用于低温、中温、高温下存在严重低中应力磨损件的堆焊修复以及新件的制造。
Description
技术领域
本发明属于焊接材料技术领域，涉及一种高碳高铬高钒耐磨堆焊自保护药芯焊丝。
背景技术
磨损是造成机械失效的主要原因之一，其中磨粒磨损就占到50％以上。随着现代工业的发展，机械设备及其零部件在使用中对材料耐磨性的要求越来越高，其使用寿命成为影响机械设备生产效率越来越重要的因素。仅就我国电力、建筑材料、冶金、采煤和农机五个部门不完全统计，每年消耗金属材料达300万吨以上，再加上能源消耗及因更换零件而停工等损失高达几十亿元。尤其是应用于水泥、电厂、矿山的大型机械，如水泥厂立磨磨辊和磨盘以及挤压辊、火力发电厂磨煤机磨辊和磨盘、破碎机锤头和滚筒、挖掘机的铲齿，使用过程中由于局部磨损、损伤而无法继续使用，损耗巨大。
磨粒磨损工况下，铁基耐磨堆焊合金(即高铬铸铁堆焊合金)由于其良好的性能以及低廉的价格，是最常用的堆焊合金体系。堆焊合金的耐磨性主要取决于所含硬质相的尺寸、形态、分布及其化学成分，而韧性则与其基体组织性质、数量、形态和分布等相关。因此，可以通过调整硬质相的种类、数量、尺寸、形态、分布与基体组织的合理的匹配实现堆焊合金的耐磨性与韧性的匹配。
传统的高铬铸铁堆焊合金主要为铬的碳化物、铁铬复合碳化物、含硼的高铬铸铁堆焊合金等。传统的高铬铸铁堆焊合金硬度低、耐磨性较差，且脆性大，在磨损中易掉块；含硼的高铬耐磨堆焊合金的硬度可达HRC 60，但其脆性大，使其寿命大大降低。
发明内容
本发明的目的在于，克服上述现有技术的不足，提供一种高碳高铬高钒耐磨堆焊自保护药芯焊丝。该药芯焊丝以钒元素与碳元素形成的尺寸极小的碳化物作为一种主要硬质相，可以大大提高堆焊合金的硬度和耐磨性，且不会降低堆焊合金的韧性。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种高碳高铬高钒耐磨堆焊自保护药芯焊丝，所述药芯的成分按质量百分比为：高碳铬铁5～25％，碳化铬30～60％，钒铁15～35％，钼铁0.5～5％，电解锰1～4％，硅铁1～4％，硼铁1～4％，石墨1～5％，铝镁1～5％，锆英砂0～3％，大理石0～4％，氟化钡0～3％，碳酸钡0～5％，氟硅酸钠0～3％，萤石0～5％。
进一步地，所述药芯焊丝的外皮为低碳钢带。
进一步地，所述低碳钢带的厚度为0.1～0.5mm，宽度为10～20mm。
进一步地，所述药芯焊丝的直径为1.6～4.0mm。
进一步地，所述药芯焊丝的配重比为44～53％。
本发明的药芯焊丝中加入钒铁，得到高碳高铬高钒自保护药芯焊丝。其中，钒(V)是一种强碳化物形成元素，与碳具有极强的亲和性，能够生成极为细小的碳化物VC和V2C，其本身即属于硬质相，且可以有效充当晶粒细化剂，极大地改善堆焊合金的硬度和耐磨性，且不会降低堆焊合金的韧性。
本发明的有益效果：
本发明的药芯焊丝可以大大提高堆焊合金的硬度和耐磨性，且不会降低堆焊合金的韧性；堆焊层表面具有均匀的裂纹形貌，同时在磨损中具有优良的抗掉块性能，堆焊层表面硬度均匀；堆焊层中无气孔、夹渣、咬边等缺陷；该药芯焊丝制备的堆焊合金可广泛应用于低温、中温、高温下存在严重低中应力磨损件的堆焊修复以及新件的制造。
附图说明
图1为实施例1～4的药芯焊丝的相对耐磨性对比图。
图2为实施例3的药芯焊丝制备的堆焊合金的金相图。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明做进一步说明，但不能理解为对本发明保护范围的限制。任何熟悉该领域的技术人员根据上述本发明内容对本发明所做的一些非本质的改进和调整，都应该涵盖在本发明的保护范围之内。
将下述实施例1～4的药芯焊丝制成堆焊合金，分别测试其化学成分、硬度和相对耐磨性，测试方法为：(1)化学成分，在Q235钢板上沿长度方向堆焊四层，层间温度120℃以下，堆焊电流350～430A，电压30～34V，对焊道表面去屑进行化学分析；(2)硬度测试，用HR-150洛氏硬度计测试堆焊合金的硬度，测试5个不同的点取平均值；(3)相对耐磨性，采用MLS-225型湿砂橡胶轮式磨粒磨损试验机测试堆焊合金的耐磨性，以对比例中堆焊合金的耐磨性为基准，计算相对耐磨性。
实施例1
采用低碳钢带H08A，其厚度为0.3mm，宽度为16mm。
药芯组份为：高碳铬铁100g，碳化铬450g，钒铁200g，钼铁35g，电解锰20g，硅铁20g，硼铁18g，石墨20，铝镁13g，氟化钡10g，碳酸钡13g，大理石10g，萤石13g，铁粉78g，共1000g粉，配重比为50％。
将上述低碳钢带和药芯制成直径为3.2mm的药芯焊丝。
实施例2
采用低碳钢带H08A，其厚度为0.3mm，宽度为16mm。
药芯组份为：高碳铬铁63g，碳化铬500g，钒铁250g，钼铁25g，电解锰20g，硅铁20g，硼铁22g，石墨20，铝镁14g，锆英砂14g，氟化钡16g，碳酸钡20g，大理石16g，共1000g粉，配重比为50％。
将上述低碳钢带和药芯制成直径为3.2mm的药芯焊丝。
实施例3
采用低碳钢带H08A，其厚度为0.3mm，宽度为16mm。
药芯组份为：高碳铬铁50，碳化铬500g，钒铁300g，钼铁15g，电解锰20g，硅铁20g，硼铁16g，石墨20，铝镁10g，氟化钡8g，大理石13g，氟硅酸钠11g，铁粉17g，共1000g粉，配重比为50％。
将上述低碳钢带和药芯制成直径为3.2mm的药芯焊丝，将该药芯焊丝制成堆焊合金，堆焊合金的金相图如图2所示，由图可见，堆焊层表面组织均匀，且无气孔、夹渣、咬边等缺陷。
实施例4(对比例)
本实施例为不含钒的高碳铬铁耐磨堆焊自保护药芯焊丝。
采用低碳钢带H08A，其厚度为0.3mm，宽度为16mm。
药芯组份为：高碳铬铁200g，碳化铬450g，硅铁20g，电解锰20g，硼铁30g，钼铁20，石墨30g，铝镁25g，萤石25g，碳酸钡20g，大理石10g，铁粉150g，共1000g粉，配重比为50％。
将上述低碳钢带和药芯制成直径为3.2mm的药芯焊丝。
上述实施例1～4药芯焊丝制备的堆焊合金的化学成分测试结果见表1，由结果可见，实施例1～3中堆焊合金都含有钒元素，而对比例中不含钒元素。硬度测试结果见表2，由结果可见，实施例1、2、3中堆焊合金的硬度的平均值分别为60.7、61.9和63，均大于对比例中不含钒的堆焊合金的硬度(58.9)。相对耐磨性测试结果见图1，由图可见，对比例中不含钒的堆焊合金的耐磨性为1时，实施例1、2、3中堆焊合金的相对耐磨性分别为2.5、2.9和3.2。
表1化学成分
表2硬度(HRC)
实施例5
采用低碳钢带H08A，其厚度为0.3mm，宽度为14mm。
药芯组份为：高碳铬铁50g，碳化铬550g，钒铁150g，钼铁10g，电解锰25g，硅铁15g，硼铁15g，石墨20，铝镁12g，锆英砂8g，氟化钡16g，碳酸钡20g，大理石16g，铁粉93g，共1000g粉，配重比为44％。
将上述低碳钢带和药芯制成直径为2.8mm的药芯焊丝。
实施例6
采用低碳钢带H08A，其厚度为0.4mm，宽度为18mm。
药芯组份为：高碳铬铁250g，碳化铬300g，钒铁150g，钼铁20g，电解锰25g，硅铁20g，硼铁20g，石墨15，铝镁12g，锆英砂10g，氟化钡10g，碳酸钡13g，大理石13g，氟硅酸钠10g，铁粉132g，共1000g粉，配重比为53％。
将上述低碳钢带和药芯制成直径为3.8mm的药芯焊丝。
Claims (5)
1.一种高碳高铬高钒耐磨堆焊自保护药芯焊丝，其特征在于，所述药芯的成分按质量百分比为：高碳铬铁6.3％，碳化铬50％，钒铁25％，钼铁2.5％，电解锰2％，硅铁2％，硼铁2.2％，石墨2％，铝镁1.4％，锆英砂1.4％，大理石1.6％，氟化钡1.6％，碳酸钡2％。
2.根据权利要求1所述的一种高碳高铬高钒耐磨堆焊自保护药芯焊丝，其特征在于，所述药芯焊丝的外皮为低碳钢带。
3.根据权利要求2所述的一种高碳高铬高钒耐磨堆焊自保护药芯焊丝，其特征在于，所述低碳钢带的厚度为0.1～0.5mm，宽度为10～20mm。
4.根据权利要求1所述的一种高碳高铬高钒耐磨堆焊自保护药芯焊丝，其特征在于，所述药芯焊丝的直径为1.6～4.0mm。
5.根据权利要求1所述的一种高碳高铬高钒耐磨堆焊自保护药芯焊丝，其特征在于，所述药芯焊丝的配重比为44～53％。
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