CN105817787B - 一种水泥挤压辊表面耐磨堆焊抗疲劳焊接材料及应用 - Google Patents

一种水泥挤压辊表面耐磨堆焊抗疲劳焊接材料及应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种水泥挤压辊表面耐磨堆焊抗疲劳焊接材料及应用，技术方案是：通过在堆焊材料中加入含有Cr、C、Nb、Mn合金元素的金属合金粉末，堆焊金属成分范围为(质量百分数)：C＝1.1‑1.4％、Nb＝4.0‑5.8％、Cr＝3.5‑5.2％、Mn＝0.8‑1.0％、Si＝0.6‑0.9％，S≤0.025％、P≤0.035％；在常用电弧堆焊条件下，堆焊金属的微观组织为高碳马氏体和残余奥氏体+少量奥氏体+NbC颗粒，其中，少量独立奥氏体的体积分数为2‑8％。所述焊接材料产品形式为焊条和药芯焊丝，焊条适用于挤压辊表面小缺陷的堆焊修复及整个辊面耐磨层的堆焊修复；药芯焊丝适用于自保护或气体保护电弧堆焊，也可以用于埋弧堆焊，用药芯焊丝可以实现挤压辊自动堆焊修复及新挤压辊制造。

Description

一种水泥挤压辊表面耐磨堆焊抗疲劳焊接材料及应用
技术领域
本发明属于冶金加工技术，涉及一种新的水泥挤压辊表面耐磨堆焊抗疲劳焊接材料,其成分不同于现有的焊接材料，具有很好的抗疲劳性能。
背景技术
辊压机具有高效节能、占地面积小和布置方便的优点，可以和打散分级机、球磨机及选粉机等设备构成多种粉磨工艺流程，满足不同水泥生产线产品产量和质量的要求；不仅成为新建大型水泥生产线粉磨系统的优选方案之一，在水泥厂粉磨系统的技术改造中也得到广泛的应用。(包玮，王从军.挤压粉磨技术在水泥厂粉磨系统技术改造中的应用[J].水泥，2001(8)：24-27)辊压机自1986年引人水泥工业之后,经过不断改进制造工艺,改善辊子轴承性能和润滑,以及液压系统日趋完善,使辊压机的使用可靠性大大增强,故制约其运转率的首要因素就是辊面的工作寿命了。(吴瑜.辊压机辊子耐磨层的修复[J].新世纪水泥导报.2002(01)：18-20)为了提高挤压辊的使用寿命,一般采用在辊面堆焊一层具有高硬度、高耐磨性和一定抗冲击性能的表面耐磨层及花纹工作层的工艺方法，以保证挤压辊在工作周期中能正常运转。
辊压机是由两个速度相同,相对运动的辊子组成,物料由辊子上部喂料口卸下,进人两辊间的缝隙中,在高压力的作用下(辊间压力在50一300MPa之间),物料受到挤压,受压物料变成了密实但充满裂纹的扁平料饼。从辊压机的工作状况可以看出,辊面的磨损类型属于典型的高应力磨料磨损与疲劳磨损。辊压机工作时，物料颗粒在压力作用下会使辊面出现严重的微观切削产生磨料磨损。此外，辊面金属会发生周期性变化的弹性和塑性变形,在亚表层不同深处形成循环压应力和拉应力,当循环应力超过辊子材料的疲劳强度时,在表面层局部将引发裂纹并向周围及内部扩展。当裂纹扩展到一定程度后,局部辊面材料会断裂剥落,这种失效现象就是疲劳磨损。所以,辊压机挤压辊的磨损机理是辊面的高应力磨料磨损和辊面亚表层材料的疲劳磨损共同作用的结果(刘新玉，王先范，王欣，张永生，李勇.辊压机辊面的堆焊修复[J].水泥技术.2002(03)：40-41)。
在我国水泥行业引入辊压机的初期，即1986年至大约2000年间，各水泥厂主要采用高铬铸铁型耐磨焊材,焊后组织为铸铁型基体上分布大块碳化物,含碳量在3％以上,堆焊层硬度在HRC60左右,具有良好的耐磨性能。但其结合性、抗裂性和抗疲劳性差,在辊面上堆焊一层就会出现交错裂纹。在辊体运行过程中,由于应力的影响,很容易出现大面积剥落,有的水泥厂甚至每月一修，严重影响辊压机的正常使用(刘新玉，王先范，王欣，张永生，李勇.辊压机辊面的堆焊修复[J].水泥技术.2002(03)：40-41)。此外，许多制造厂家开发和应用越来越硬的合金,如锰合金、镍铬冷硬铸铁、高铬合金、硬镍合金(Ni一Hard),试图通过提高辊子表面硬度(56—62HRC)的方法来降低辊面刮擦磨损和压痕破坏,但反而对辊面的抗裂能力产生了不利影响。(吴瑜.辊压机辊子耐磨层的修复[J].新世纪水泥导报.2002(01)：18-20)
还有很多厂家采用进口焊接材料修复挤压辊。例如，上海联合水泥有限公司曾采用司太立焊丝进行耐磨层堆焊修复三根辊子,但其中一根运行状况较好,另外两根辊子在较短运行时间后表面即发生大面积剥落。后来外委修复效果较好，采用的焊接材料和工艺特点是:(1)用英国WA公司生产的CNV—O型管状明弧堆焊焊丝，硬面层的表面硬度可达60—64HRC,耐磨性优异,韧性也较好。(2)工艺上采取在硬面层与基体之间堆焊一层较软过渡层的措施,该过渡层具有高的抗拉强度,既可使表面层与基体结合良好,又使较软的基体与硬面层之间产生平滑硬度过渡。(3)焊前必须把基体的裂纹彻底铲除,以防止产生应力集中及裂纹扩展。(4)堆焊后进行退火处理,有效地消除了焊接应力。这些选材和工艺措施保证了辊面耐磨且不出现疲劳剥落(吴瑜.辊压机辊子耐磨层的修复[J].新世纪水泥导报.2002(01)：18-20)。鉴于CNV—O型管状明弧堆焊焊丝的化学成分特点(％)C＝5.5、Mn＝0.5、Si＝1.5、Cr＝22.0、Mo＝5.5、V＝1.0、Nb＝6.0、W＝2.0，国内很多单位对高铬铸铁耐磨堆焊合金开展了研究，其中有代表性的是北京工业大学研究人员在研究高铬合金铸铁焊条时得到的结果(王智慧,贺定勇.NbC增强Fe-Cr-C耐磨堆焊合金组织与磨粒磨损性能[J].焊接学报.2007，28(02):55-58)。认为采用多元碳化物强化Fe-Cr-C耐磨合金是一种提高堆焊合金耐磨性的有效方法。分析诸多碳化物发现，NbC硬质相的硬度较高(约为2300HV)，铌溶入基体后可以细化晶粒，起到增强韧度的作用。堆焊金属的主要化学成分:1)C＝3.8％,Cr＝34.1％,Fe余量；2)C＝4.0％,Cr＝32.8％,Nb＝5.3％，Fe余量。堆焊金属的微观组织为隐针马氏体和少量奥氏体基体上分布着一些初生碳化物M7C3和共晶碳化物。加入Nb后，初生碳化物M7C3的基本形态没有显著变化，但出现了一些NbC硬质相。从性能对比来看，Fe-Cr-C耐磨合金的宏观硬度为56.2HRC、耐磨性为9.5；而Fe-Cr-C-Nb合金的宏观硬度为61.6HRC,相对耐磨性为15.2。后者比前者的硬度提高约9.6％，耐磨性提高约60％。认为NbC硬质相分布于基体之间或镶嵌在M7C3中,增强了耐磨合金组织中耐磨骨架的支撑作用,使耐磨性能提高。
针对辊压机实际应用问题，郑州机械研究所特种焊接材料研究室在国内率先研制出辊压机表面堆焊专用ZD系列(ZD1、ZD2、ZD3、ZD310)及其它型号的耐磨药芯焊丝及手工焊条，并获得了很好的应用效果。该系列材料包括过渡层、缓冲层、硬面层和耐磨花纹层。通过这几种材料的合理搭配，形成辊面硬度梯度变化，有利于保证辊面的使用寿命。但出于技术保密原因，有关的公开报道文献中均未给出堆焊金属的具体成分等信息(许健.ZD系列辊压机表面堆焊材料[J].新世纪水泥导报.2005(05)：52)。
2000年至今为我国水泥行业应用辊压机不断完善的阶段，很多研究单位开发了各种成分与性能的辊面耐磨抗疲劳堆焊材料，主要合金系统为Fe-C-Cr-Nb(V、Ti),其中Nb、V、Ti可以单独加入也可以混合加入，作用是形成高硬度的耐磨相，并细化堆焊层金属的微观组织。2000年，郑州轻工业学院的研究人员采用埋弧自动堆焊修复挤压辊磨损面，试验对比了不同成分的熔炼焊剂与多种合金元素堆敷的工艺性能及焊层质量,研究了堆敷金属的主要成分、含量及渣系对堆焊层硬度与韧性的影响规律,研制出了适合于挤压辊磨损表面自动堆焊的新型复合材料。新型复合堆焊剂的最佳组成:碳酸盐35％～50％,氟化物20％～40％,硅酸盐3％～4％,金红石4％～5％,铁砂2％～3％,金属粉及复合剂20％～23％。堆焊层主要化学成分:C＝0.8～1.5％，Cr≤10％，Mo≤3％，(Ti，V，Nb)≤5％，W≤3％，(S，P)≤0.035％。堆焊层金相组织为马氏体基体上弥散分布着大量碳化物,并且碳化物不呈网状,而大多数呈短棒状、块状和粒状，堆焊层硬度在HRC60左右。挤压辊堆焊层抗裂性能和耐磨性能均好,没有辊面剥落现象,挤出物料尺寸小,粉磨效率高(王爱珍.冷堆焊高硬度耐磨复合合金[J].焊接学报.2000，21(03):62-65)。
2002年，山东大学的研究人员研制了一种硬度高,耐磨性好,焊前不预热且不产生裂纹,焊后不需热处理,堆焊层抗脱落能力强的耐磨堆焊焊条。焊条药皮主要组成物为:钛铁(15％～18％)、钒铁(10％～12％)、石墨(8％～12％)和人造金红石(38％～42％)。堆焊层主要由TiC、VC以及残余奥氏体和Fe3C各相组成。这种TiC-VC堆焊焊条具有高抗裂性，主要是由于堆焊层基体为低碳马氏体和残余奥氏体,具有高的塑性和韧性；TiC、VC不仅具有高的硬度,与基体的结合力大,并且弥散分布于基体中,碳化物间距小,对基体割离作用小,有利于提高耐磨性。此外,塑性好的低碳马氏体能有效地支撑镶嵌在其中的碳化物颗粒,当在外力作用下碳化物周围产生位错增殖,阻碍碳化物滑移,延缓碳化物剥落,因此,含有小颗粒但硬度更高的TiC(3200HV)和VC(2800HV)的TiC-VC堆焊焊条具有高的抗裂性和耐磨性。与市售焊条D667对比，其堆焊层主要靠Cr7C3(1665HV)等碳化物强化，由于强化相颗粒大而且脆,在磨损过程中易破碎脱落，因此抗裂性较差且耐磨性也不太好(王新洪,邹增大,宋思利,曲仕尧.TiC-VC免预热耐磨堆焊焊条[J].焊接学报.2002，23(04):31-34)。
2008年，郑州机械研究所的研究人员通过正交优化设计确定合金成分的最佳配比,找出合金元素对堆焊层组织性能的影响规律,研制了一种NbC-TiC耐磨高抗裂堆焊焊条。这种焊条最优堆焊层成分为:0.6％C、3.0％Cr、1.5％Nb、0.4％Mo,堆焊金属基体是非常细小的针状马氏体和束状低碳马氏体,弥散分布少量残余奥氏体和碳化物颗粒。马氏体基体间弥散分布的白色颗粒以NbC为主，黑色核心以TiC为主。认为焊缝组织晶粒细小,晶界数量较多,加之残余奥氏体内分布的渗碳体小薄片在组织中能起到缓和冲击和降低应力集中的作用,因此耐磨性和抗裂性良好。大量高硬度的碳化物质点弥散分布在韧性较好的低碳马氏体基体中,使堆焊层的硬度达到HRC59.1,耐磨性也得到提高,还具有高抗裂性,焊前不预热,焊后不缓冷,连续堆焊不产生裂纹(汤文博,郭云刚,魏建军,黄智泉.NbC-TiC耐磨高抗裂堆焊焊条的优化设计[J].表面技术.2008，37(06)：36-38)。而后，结合已有研究成果和国内外堆焊合金的特点,在合金成分范围(％)：C≤1.5，Si≤4.0，Mn≤2.0，Cr≤8.0，Mo≤1.0，Nb≤1.5内,研究了Cr-Nb-Ti合金系耐磨堆焊焊条成分对组织性能的影响规律,研制了一种Cr-Nb-Ti耐磨堆焊合金。通过控制Nb、C等主要元素的添加,获得的合金硬度在HRC55～60之间,在30mm×400mm×200mm以上大板堆焊具有较好的抗裂性,堆焊层厚度在6～8mm左右,肉眼观测,裂纹条数小于10条,裂纹间距大于20mm。(汤文博,郭云刚,魏建军,等.原位复合(Nb-Cr-Ti)C堆焊金属的组织与性能(J).材料保护,2009,42(10)：71-73)。
2008年，湘潭大学龚建勋等人制备了用于埋弧焊药芯焊丝的Fe一Cr一V堆焊合金,其主要成分质量分数为C＝0.9-1.5％,Cr＝13-15％，V＝1.0-2.0％，W＝0.4-1.0％。这种堆焊合金的显微组织由铁素体+马氏体+(Cr，Fe)23C6等碳化物组成。研究表明，由于沿晶界析出碳化钒,这使(Cr，Fe)23C6等晶界碳化物呈条状或断续网状分布,起到耐磨骨架作用,避免了网状形态的强烈脆性。堆焊金属的抗磨粒磨损性能显著优于实心焊丝H25Cr3Mo2MnV堆焊合金。(龚建勋,肖逸锋,张清辉,等.Fe一Cr一V耐磨堆焊合金(J).焊接学报,2008,29(7)：73一76)
2010年，郑州大学的研究人员从冶金和热力学角度分析了获得一次碳化物颗粒在强韧的基体上弥散分布的差别，认为Ti、V、W、Cr、Mo等元素是不合适的，而Nb是最合适的元素。研制出的Fe-Nb-Cr-Mo-Ti-C系碳化铌焊条的堆焊层成分为C＝1.30％、Nb＝6.10％、Cr＝3.33％、Mo＝0.41％、Mn＝1.28％、Si＝1.68％、Ti＝0.3％，堆焊层组织为混合型马氏体和少量残余奥氏体+弥散分布的一次NbC颗粒。基体中高碳和低碳马氏体数量相当,强韧结合的混合型马氏体基体能联结和支撑增强相,发挥内生NbC增强相的抗磨作用。堆焊层具有较高的硬度、耐磨性和抗裂性，平均硬度在HRC57左右；耐磨性达到D707碳化钨焊条的3.3倍,而原材料成本不足D707的一半,具有很高的推广应用价值。(郭云刚.内生NbC高抗裂耐磨堆焊合金组织和性能的研究[D].郑州大学2010)
发明内容
从上述对水泥生产粉磨系统中挤压辊修复采用的耐磨堆焊材料研究结果来看，目前对保证堆焊层具有较高的硬度、耐磨性和抗裂性的研究方向是一致的，但堆焊层的合金系统、成分范围，以及堆焊层混合组织中的相组成与增强相类型，不同的研究结果各有其特点。此外，目前对挤压辊堆焊金属的抗疲劳性能研究很少，有必要通过堆焊金属抗疲劳性能的研究，探索更合适的挤压辊修复用耐磨堆焊材料。基于上述分析，本发明所述的堆焊材料采用Fe-C-Cr-Nb合金系统，在保证耐磨性的基础上，针对挤压辊堆焊金属的抗疲劳性能，通过优化堆焊合金成分、控制堆焊金属的微观组织，发明出一种新型高抗疲劳性能、且耐磨性良好的水泥挤压辊表面耐磨堆焊抗疲劳焊接材料。
本发明的技术方案是：
一种水泥挤压辊表面耐磨堆焊抗疲劳焊接材料，是通过在堆焊材料中加入含有Cr、C、Nb、Mn合金元素的金属合金粉末，堆焊金属成分范围为(质量百分数)：C＝1.1-1.4％、Nb＝4.0-5.8％、Cr＝3.5-5.2％、Mn＝0.8-1.0％、Si＝0.6-0.9％，S≤0.025％、P≤0.035％；
在普通电弧堆焊条件下，堆焊金属的微观组织为高碳马氏体和残余奥氏体+少量奥氏体+NbC颗粒，其中，少量独立奥氏体的体积分数为2-8％。
如上述的一种水泥挤压辊表面耐磨堆焊抗疲劳焊接材料的应用，所述焊接材料产品形式为焊条和药芯焊丝，焊条适用于挤压辊表面小缺陷的堆焊修复及整个辊面耐磨层的堆焊修复；药芯焊丝通过低碳钢带包裹合金粉末及矿物质颗粒在专用设备上拔制而成，适用于自保护或气体保护电弧堆焊，或用于埋弧堆焊，用药芯焊丝能实现挤压辊自动堆焊修复及新挤压辊制造。
采用所述堆焊材料配方制造自保护药芯焊丝，对直径1200mm、宽度为800mm的水泥挤压辊表面耐磨层堆焊修复，所述堆焊金属成分为(质量百分数)：C＝1.3％、Nb＝5.6％、Cr＝3.6％、Mn＝1.0％、Si＝0.8％、S＝0.008％、P＝0.021％，表面硬度为HRC58.6；
焊条堆焊工艺参数为：焊条直径Φ：4.0mm，焊接电流I：160A，焊接速度v：180-200mm/min，堆焊层数：5，采用直流反接，控制道间温度在200℃以下。
采用所述堆焊材料配方制造自保护药芯焊丝，对直径1600mm、宽度为1420mm的水泥挤压辊表面耐磨层堆焊修复，堆焊金属成分为(质量百分数)：C＝1.2％、Nb＝5.3％、Cr＝4.7％、Mn＝0.9％、Si＝0.7％、S＝0.009％、P＝0.022％，表面硬度为HRC57.8；
自保护药芯焊丝堆焊工艺参数：药芯焊丝直径Φ：2.8mm，焊接电流I：250-300A，电弧电压U：27.2V，焊接速度v：260mm/min，堆焊厚度：18，采用直流反接，控制层间温度在200℃以下。
采用所述堆焊材料配方制造埋弧焊用药芯焊丝，对直径1600mm、宽度为1420mm的水泥挤压辊表面耐磨层堆焊修复，堆焊金属成分为(质量百分数)：C＝1.4％、Nb＝4.7％、Cr＝5.1％、Mn＝1.0％、Si＝0.8％、S＝0.010％、P＝0.020％，表面硬度为HRC56.9；
药芯焊丝埋弧堆焊工艺参数：药芯焊丝直径Φ：3.2mm，焊接电流I：450-500A，电弧电压U：28-29V，焊接速度v：440mm/min，焊丝干伸长：25mm，采用直流反接，控制层间温度在200℃以下。
本发明的有益效果：
采用本发明的新型Fe-C-Cr-Nb挤压辊堆焊材料，进行水泥熟料辊压机的挤压辊表面工作层修复与再制造，具有很好的耐磨性和抗疲劳性能，这是由于高碳马氏体和残余奥氏体对NbC硬质相起到很好的支撑作用，而且面心立方晶格的NbC硬质相与同种晶体结构的奥氏体结合强度较高，保证了耐磨性。基体金属中与高碳马氏体混合在一起的残余奥氏体，特别是独立存在的少量奥氏体，具有提高堆焊金属韧性的作用，可以产生弹性变形吸收外加应力和能量，保证堆焊金属具有较好的抗疲劳性能。挤压辊在工作中不出现局部剥离等疲劳失效现象，工作寿命可以达到约12000小时，比以前使用的堆焊材料寿命延长了2000～4000小时。
附图说明
图1为新型Fe-C-Cr-Nb挤压辊堆焊材料的堆焊金属微观组织图。
图中不规则小块状为独立存在的奥氏体(A)，黑色针状与白色混合组织为高碳马氏体和残余奥氏体(M+A′)，不规则浅灰色颗粒为碳化铌(NbC)。
具体实施方式
下面结合实例进一步说明本发明的具体内容及实施方式。
一种水泥挤压辊表面耐磨堆焊抗疲劳焊接材料，通过加入适量Cr、C、Nb、Mn等合金元素，在普通电弧堆焊条件下，使得堆焊金属的基体微观组织为高碳马氏体和残余奥氏体+少量奥氏体+细小NbC颗粒。即保证堆焊金属的具有较高硬度(HRC55-HRC60)和耐磨性，又保证堆焊金属的抗疲劳性能。
本发明所述的Fe-C-Cr-Nb挤压辊堆焊材料的堆焊金属成分范围为(质量百分数)：C＝1.1-1.4％、Nb＝4.0-5.8％、Cr＝3.5-5.2％、Mn＝0.8-1.0％、Si＝0.6-0.9％，S≤0.025％、P≤0.035％。在上述合金元素中，较高的铌(Nb)和碳(C)含量是使得堆焊金属从液态下及凝固过程中，促进Nb与C高温下化合成高硬度的碳化铌(NbC)颗粒，并呈断续枝晶状或弥散分布状态。碳(C)和铬(Cr)的作用是保证堆焊金属处于过共析合金钢类型，并且具有较强的淬透性，在普通电弧堆焊条件下，堆焊金属容易获得高碳马氏体和残余奥氏体(A′)的微观组织。上述C元素先与Nb化合，剩余的C仍处于高碳含量范围，然后C与Cr等合金元素一起使得堆焊金属为高碳马氏体和残余奥氏体的过共析合金钢。将C元素限制在1.1-1.4％范围内的另一个好处是，在部分C与Nb高温下化合后，剩余C含量接近共析点，可以避免出现网状或较大条块状二次合金渗碳体。
此外，本发明的另一个创新点是堆焊金属中还存在少量独立的奥氏体(A)，一般其含量控制在体积分数为2-8％的水平。这是由于堆焊金属中锰(Mn)含量稍高于普通合金钢中的Mn含量，其具有稳定奥氏体的作用，与较高C含量配合，使得堆焊金属凝固后开始固相转变时，有少量奥氏体(A)可以稳定存在，而大量奥氏体则转变为高碳马氏体和残余奥氏体。因此，堆焊金属的微观组织为：高碳马氏体和少量残余奥氏体+少量奥氏体+弥散分布NbC颗粒。
本发明的焊接材料产品形式为焊条和药芯焊丝。焊条适用于挤压辊表面小缺陷的焊接修复；药芯焊丝通过低碳钢带包裹合金粉末在专用设备上拔制而成，适用于自保护或气体保护电弧堆焊，也可以用于埋弧堆焊。用药芯焊丝均可以实现挤压辊自动堆焊修复及制造新挤压辊。本发明的挤压辊焊接材料相应的堆焊金属焊接状态下的宏观硬度为HRC55-HRC60。
具体实施例：
1、采用本发明的新型Fe-C-Cr-Nb挤压辊堆焊材料，按照成分要求制备堆焊焊条，在吉林亚泰(集团)股份有限公司的通化水泥厂进行直径1200mm宽度为800mm的水泥挤压辊表面耐磨层堆焊修复，焊接工艺见表1，堆焊金属成分为(质量百分数)：C＝1.3％、Nb＝5.6％、Cr＝3.6％、Mn＝1.0％、Si＝0.8％、S＝0.008％、P＝0.021％，表面硬度为HRC58.6。修复后的挤压辊没有局部脱落现象，使用寿命为12806小时。
表1焊条堆焊工艺参数
2、采用本发明的新型Fe-C-Cr-Nb挤压辊堆焊材料，按照成分要求制备自保护药芯焊丝，在吉林亚泰(集团)股份有限公司的吉林亚泰明城水泥有限公司进行直径1600mm宽度为1420mm的水泥挤压辊表面耐磨层堆焊修复，焊接工艺见表2，堆焊金属成分为(质量百分数)：C＝1.2％、Nb＝5.3％、Cr＝4.7％、Mn＝0.9％、Si＝0.7％、S＝0.009％、P＝0.022％，表面硬度为HRC57.8。修复后的挤压辊耐磨性很好，没有表面局部脱落现象，使用寿命为12030小时。
表2自保护药芯焊丝堆焊工艺参数
3、采用本发明的新型Fe-C-Cr-Nb挤压辊堆焊材料，按照成分要求制备埋弧焊用药芯焊丝，在吉林亚泰(集团)股份有限公司的吉林亚泰明城水泥有限公司进行直径1600mm宽度为1420mm的水泥挤压辊表面耐磨层堆焊修复，焊接工艺见表3，堆焊金属成分为(质量百分数)：C＝1.4％、Nb＝4.7％、Cr＝5.1％、Mn＝1.0％、Si＝0.8％、S＝0.010％、P＝0.020％，表面硬度为HRC56.9。修复后的挤压辊耐磨性很好，没有表面局部脱落现象，使用寿命达到13206小时。
表3药芯焊丝埋弧堆焊工艺参数

Claims (3)

1.一种水泥挤压辊表面耐磨堆焊抗疲劳焊接材料的应用，所述焊接材料含有Cr、C、Nb、Mn合金元素，堆焊金属成分为以质量百分数计：C＝1.3％、Nb＝5.6％、Cr＝3.6％、Mn＝1.0％、Si＝0.8％、S＝0.008％、P＝0.021％，Fe余量，表面硬度为HRC58.6；在电弧堆焊条件下，堆焊金属的微观组织为高碳马氏体和残余奥氏体+少量独立奥氏体+NbC颗粒，其中，少量独立奥氏体的体积分数为2-8％；所述焊接材料产品形式为焊条或药芯焊丝，焊条适用于挤压辊表面小缺陷的堆焊修复及整个辊面耐磨层的堆焊修复；药芯焊丝通过低碳钢带包裹合金粉末及矿物质颗粒在专用设备上拔制而成，适用于自保护或气体保护电弧堆焊，或用于埋弧堆焊，用药芯焊丝能实现挤压辊自动堆焊修复及新挤压辊制造；采用所述焊接材料配方制造焊条，对直径1200mm、宽度为800mm的水泥挤压辊表面耐磨层堆焊修复，焊条堆焊工艺参数为：焊条直径Φ：4.0mm，焊接电流I：160A，焊接速度v：180-200mm/min，堆焊层数：5，采用直流反接，控制道间温度在200℃以下。
2.一种水泥挤压辊表面耐磨堆焊抗疲劳焊接材料的应用，所述焊接材料含有Cr、C、Nb、Mn合金元素，堆焊金属成分为以质量百分数计：C＝1.2％、Nb＝5.3％、Cr＝4.7％、Mn＝0.9％、Si＝0.7％、S＝0.009％、P＝0.022％，Fe余量，表面硬度为HRC57.8；在电弧堆焊条件下，堆焊金属的微观组织为高碳马氏体和残余奥氏体+少量独立奥氏体+NbC颗粒，其中，少量独立奥氏体的体积分数为2-8％；所述焊接材料产品形式为焊条或药芯焊丝，焊条适用于挤压辊表面小缺陷的堆焊修复及整个辊面耐磨层的堆焊修复；药芯焊丝通过低碳钢带包裹合金粉末及矿物质颗粒在专用设备上拔制而成，适用于自保护或气体保护电弧堆焊，或用于埋弧堆焊，用药芯焊丝能实现挤压辊自动堆焊修复及新挤压辊制造；采用所述焊接材料配方制造自保护药芯焊丝，对直径1600mm、宽度为1420mm的水泥挤压辊表面耐磨层堆焊修复，自保护药芯焊丝堆焊工艺参数：药芯焊丝直径Φ：2.8mm，焊接电流I：250-300A，电弧电压U：27.2V，焊接速度v：260mm/min，堆焊厚度：18mm，采用直流反接，控制层间温度在200℃以下。
3.一种水泥挤压辊表面耐磨堆焊抗疲劳焊接材料的应用，所述焊接材料含有Cr、C、Nb、Mn合金元素，堆焊金属成分范围为以质量百分数计：C＝1.4％、Nb＝4.7％、Cr＝5.1％、Mn＝1.0％、Si＝0.8％、S＝0.010％、P＝0.020％，Fe余量，表面硬度为HRC56.9；在电弧堆焊条件下，堆焊金属的微观组织为高碳马氏体和残余奥氏体+少量独立奥氏体+NbC颗粒，其中，少量独立奥氏体的体积分数为2-8％；所述焊接材料产品形式为焊条或药芯焊丝，焊条适用于挤压辊表面小缺陷的堆焊修复及整个辊面耐磨层的堆焊修复；药芯焊丝通过低碳钢带包裹合金粉末及矿物质颗粒在专用设备上拔制而成，适用于自保护或气体保护电弧堆焊，或用于埋弧堆焊，用药芯焊丝能实现挤压辊自动堆焊修复及新挤压辊制造；采用所述焊接材料配方制造埋弧焊用药芯焊丝，对直径1600mm、宽度为1420mm的水泥挤压辊表面耐磨层堆焊修复，药芯焊丝埋弧堆焊工艺参数：药芯焊丝直径Φ：3.2mm，焊接电流I：450-500A，电弧电压U：28-29V，焊接速度v：440mm/min，焊丝干伸长：25mm，采用直流反接，控制层间温度在200℃以下。
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