CN106181120A - 一种耐磨堆焊药芯焊丝 - Google Patents

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Abstract

本发明属于焊接材料领域，具体涉及一种耐磨堆焊药芯焊丝，由H08A钢带包裹药粉，经轧制、拉拔而成，所用药芯包括以下质量百分比的原料：钛白粉5‑10%、长石2‑8%、冰晶石1‑5%、锆英石2‑5%、稀土硅2‑8%、锰铁3‑8%、中碳铬铁30‑50%、钛铁3‑8%、铌铁3‑8%、钒铁3‑8%、氮化铬3‑10%，余量为铁粉，填充率20‑40%。本发明药芯焊丝适用于CO2气体保护堆焊，焊接发尘量少，耐磨性能高，堆焊层平均硬度48‑60，具有高的强度和较好的韧性，适合抗一定冲击作用下的耐磨材料。

Description

一种耐磨堆焊药芯焊丝
技术领域
本发明属于焊接材料技术领域，具体涉及一种耐磨堆焊药芯焊丝。
背景技术
堆焊作为材料表面改性的一种经济而快速的工艺方法，越来越广泛地应用于各个工业部门零件的制造修复中。为了最有效地发挥堆焊层的作用，希望采用的堆焊方法有较小的母材稀释、较高的熔敷速度和优良的堆焊层性能，即优质、高效、低稀释率的堆焊技术。
目前普遍使用的耐磨堆焊材料含碳和合金元素较高，主要是利用碳与铬、钛、钒、铌等形成碳化物硬质点，来提高堆焊层金属的硬度，从而提高其耐磨性能。但此类焊接材料由于含碳量高，往往抗焊接裂纹能力较差，韧性较低。研究发现，增强材料表面强度和改善耐磨性的有效途径是提供材料的表面硬度和强韧性，较为理想的组织结构为坚韧、连续的基体上均匀分布高熔点、高硬度、稳定性好的质点。现有CO2气体保护药芯焊丝堆焊操作简便、成本低、生产效率高，但普遍存在发尘量较高的问题。
发明内容
针对上述问题，本发明研究开发出一种发尘量小、抗裂性好、适合于抗一定冲击作用的CO2气体保焊耐磨堆焊药芯焊丝。
为解决以上技术问题，本发明通过以下技术方案实现：
一种耐磨堆焊药芯焊丝，包括外皮和药芯，其药芯包括以下质量百分比的原料：钛白粉5-10%、长石2-8%、冰晶石1-5%、锆英石2-5%、稀土硅2-8%、锰铁3-8%、中碳铬铁30-50%、钛铁3-8%、铌铁3-8%、钒铁3-8%、氮化铬3-10%，余量为铁粉。
优选的，所述药芯包括以下质量百分比的原料：钛白粉6-7%、长石3-5%、冰晶石2-4%、锆英石3-4%、稀土硅3-5%、锰铁4-6%、中碳铬铁36-44%、钛铁4-6%、铌铁4-5%、钒铁4-5%、氮化铬5-8%，余量为铁粉。
更优选的，所述药芯由以下质量百分比的原料组成：钛白粉7%、长石5%、冰晶石3%、锆英石4%、稀土硅4%、锰铁5%、中碳铬铁40%、钛铁5%、铌铁5%、钒铁5%、氮化铬6%、铁粉11%。
以上所述中碳铬铁的碳含量为1-4wt%，所述稀土硅的稀土含量为30-33wt%、硅含量为30-35wt%。
本发明耐磨堆焊药芯焊丝由H08A钢带包裹混合均匀的药芯粉料，经轧制拉拔成直径为1.6-2.4mm药芯焊丝，填充率（药芯占药芯焊丝总重的百分比）为20-40%。
本发明所用药芯中各原料均为市售原料，粒径为100-300μm，其作用原理如下：
钛白粉：含有大于98% 的TiO2，对过热的熔滴具有良好的保护作用，减少熔滴过渡过程中蒸发；TiO2可与FeO结合成为钛酸盐进入熔渣，减少氧化铁烟尘；同时造渣，稳定焊接电弧，并改善焊接工艺性能。长石：稳弧剂，具有稳定电弧的作用，可增加渣的黏度，保护过热熔滴，减少发尘量。冰晶石：同时含有Na、Al稳弧元素，具有稳弧作用，同时降低焊缝中的扩散氢含量，提高焊缝的抗裂纹能力。锆英石：主要用于造渣，改善熔渣的脱渣性。稀土硅和锰铁：充分脱氧、脱硫，稳定电弧，抑制住碳的脱氧反应，避免一氧化碳气体产生，降低发尘量。同时稀土硅具有细化晶粒作、促进硬质相弥散析出的作用，明显提高韧性和耐磨性能。中碳铬铁、钛铁、铌铁、钒铁、氮化铬：向焊缝中过渡合金元素，形成高韧性基体组织+大量均匀分布耐磨硬质相。铁粉：使焊缝金属增加，提高熔敷效率。
本发明具有以下积极有益效果：
本发明耐磨药芯焊丝碳含量适中（碳的来源主要为中碳铬铁，加入氮化铬，通过C+N的强化方式，比达到同样硬度的C强化的碳含量要低，因此，碳含量适中），抗焊接裂纹性能强，按照国标GB1225-76测试方法，发尘量比市售药芯焊丝减少30%以上，具有良好的焊接工艺性能，可进行全位置焊接，具有很高的熔敷效率，焊接层表面硬度分布均匀，平均硬度可在HRC48～60范围内，冲击韧性高，具有很好的耐磨性能，耐冲击磨性能为45号钢的10-20倍，，特别适合于抗一定冲击磨损工况下使用。
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
一种耐磨堆焊药芯焊丝，包括外皮和药芯，其药芯由以下质量百分比的原料组成：钛白粉6%、长石3%、冰晶石2%、锆英石3%、稀土硅3%、锰铁4%、中碳铬铁36%、钛铁4%、铌铁4%、钒铁4%、氮化铬5%，余量为铁粉26%。
本发明所用药芯中各原料均为市售原料，粒径为100-300μm，所述中碳铬铁的碳含量为1-2wt%，所述稀土硅的稀土含量为30-33wt%、硅含量为30-35wt%。
本发明耐磨堆焊药芯焊丝由H08A钢带包裹混合均匀的药芯粉料，经轧制拉拔成直径为1.6mm药芯焊丝，填充率（药芯占药芯焊丝总重的百分比）为29%，堆焊层金属平均硬度51HRC，发尘量比市售药芯焊丝减少37%，耐冲击磨性能为45号钢的14倍。
实施例2
一种耐磨堆焊药芯焊丝，包括外皮和药芯，其药芯由以下质量百分比的原料组成：钛白粉7%、长石5%、冰晶石4%、锆英石4%、稀土硅5%、锰铁6%、中碳铬铁44%、钛铁6%、铌铁5%、钒铁5%、氮化铬8%，余量为铁粉1%。
本发明所用药芯中各原料均为市售原料，粒径为100-300μm，所述中碳铬铁的碳含量为3-4wt%，所述稀土硅的稀土含量为30-33wt%、硅含量为30-35wt%。
本发明耐磨堆焊药芯焊丝由H08A钢带包裹混合均匀的药芯粉料，经轧制拉拔成直径为2.4mm药芯焊丝，填充率（药芯占药芯焊丝总重的百分比）为35%，堆焊层金属平均硬度58HRC，发尘量比市售药芯焊丝减少42%，耐冲击磨性能为45号钢的16倍。
实施例3
一种耐磨堆焊药芯焊丝，包括外皮和药芯，其药芯由以下质量百分比的原料组成：钛白粉7%、长石5%、冰晶石3%、锆英石4%、稀土硅4%、锰铁5%、中碳铬铁40%、钛铁5%、铌铁5%、钒铁5%、氮化铬6%，余量为铁粉11%。
本发明所用药芯中各原料均为市售原料，粒径为100-300μm，所述中碳铬铁的碳含量为2-3wt%，所述稀土硅的稀土含量为30-33wt%、硅含量为30-35wt%。
本发明耐磨堆焊药芯焊丝由H08A钢带包裹混合均匀的药芯粉料，经轧制拉拔成直径为2.0mm药芯焊丝，填充率（药芯占药芯焊丝总重的百分比）为30%，堆焊层金属平均硬度60HRC，发尘量比市售药芯焊丝减少59%，耐冲击磨性能为45号钢的20倍。
实施例4
一种耐磨堆焊药芯焊丝，包括外皮和药芯，其药芯由以下质量百分比的原料组成：钛白粉5%、长石8%、冰晶石1%、锆英石5%、稀土硅2%、锰铁8%、中碳铬铁30%、钛铁8%、铌铁3%、钒铁8%、氮化铬3%，余量为铁粉19%。
本发明所用药芯中各原料均为市售原料，粒径为100-300μm，所述中碳铬铁的碳含量为2-3wt%，所述稀土硅的稀土含量为30-33wt%、硅含量为30-35wt%。
本发明耐磨堆焊药芯焊丝由H08A钢带包裹混合均匀的药芯粉料，经轧制拉拔成直径为1.8mm药芯焊丝，填充率（药芯占药芯焊丝总重的百分比）为35%，堆焊层金属平均硬度53HRC，发尘量比市售药芯焊丝减少46%，耐冲击磨性能为45号钢的16倍。
实施例5
一种耐磨堆焊药芯焊丝，包括外皮和药芯，其药芯由以下质量百分比的原料组成：钛白粉10%、长石2%、冰晶石5%、锆英石2%、稀土硅8%、锰铁3%、中碳铬铁50%、钛铁3%、铌铁7%、钒铁3%、氮化铬6%，余量为铁粉1%。
本发明所用药芯中各原料均为市售原料，粒径为100-300μm，所述中碳铬铁的碳含量为1-2wt%，所述稀土硅的稀土含量为30-33wt%、硅含量为30-35wt%。
本发明耐磨堆焊药芯焊丝由H08A钢带包裹混合均匀的药芯粉料，经轧制拉拔成直径为2.2mm药芯焊丝，填充率（药芯占药芯焊丝总重的百分比）为25%，堆焊层金属平均硬度51HRC，发尘量比市售药芯焊丝减少41%，耐冲击磨性能为45号钢的10倍。
本发明并不局限于上述具体实施方式，本领域技术人员还可据此做出多种变化，但任何与本发明等同或者类似的变化都应涵盖在本发明权利要求的范围内。

Claims (8)

1.一种耐磨堆焊药芯焊丝，包括外皮和药芯，其特征在于：所述药芯包括以下质量百分比的原料：钛白粉5-10%、长石2-8%、冰晶石1-5%、锆英石2-5%、稀土硅2-8%、锰铁3-8%、中碳铬铁30-50%、钛铁3-8%、铌铁3-8%、钒铁3-8%、氮化铬3-10%，余量为铁粉。
2.根据权利要求1所述的耐磨堆焊药芯焊丝，其特征在于：所述药芯包括以下质量百分比的原料：钛白粉6-7%、长石3-5%、冰晶石2-4%、锆英石3-4%、稀土硅3-5%、锰铁4-6%、中碳铬铁36-44%、钛铁4-6%、铌铁4-5%、钒铁4-5%、氮化铬5-8%，余量为铁粉。
3.根据权利要求2所述的耐磨堆焊药芯焊丝，其特征在于：所述药芯由以下质量百分比的原料组成：钛白粉7%、长石5%、冰晶石3%、锆英石4%、稀土硅4%、锰铁5%、中碳铬铁40%、钛铁5%、铌铁5%、钒铁5%、氮化铬6%、铁粉11%。
4.根据权利要求1-3任一项所述的耐磨堆焊药芯焊丝，其特征在于：所述原料的粒径为100-300μm。
5.根据权利要求1-3任一项所述的耐磨堆焊药芯焊丝，其特征在于：所述中碳铬铁的碳含量为1-4wt%。
6.根据权利要求1-3任一项所述的耐磨堆焊药芯焊丝，其特征在于：所述稀土硅的稀土含量为30-33wt%、硅含量为30-35wt%。
7.根据权利要求1-3任一项所述的耐磨堆焊药芯焊丝，其特征在于：所述耐磨堆焊药芯焊丝由H08A钢带包裹混合均匀的药芯粉料，经轧制拉拔成直径为1.6-2.4mm药芯焊丝，即得。
8.根据权利要求7所述的耐磨堆焊药芯焊丝，其特征在于：所述耐磨堆焊药芯焊丝的填充率为20-40%。
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