CN106514046A - 一种耐腐蚀高韧性药芯焊丝 - Google Patents

一种耐腐蚀高韧性药芯焊丝 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐腐蚀高韧性药芯焊丝，由药芯和包覆在药芯外侧的不锈钢外皮组成，药芯的组分按质量分数包括：C：0.1‑0.2％、Si：0.6‑0.9％、Mg：0.1‑0.3％、Al：0.2‑0.4％、B：0.3‑0.6％、Mn：1.2‑2％、Ni：3.5‑5％、Cr：14.5‑19％、Ti：1.8‑2.5％、Sr：0.05‑0.15％、Mo：0.08‑0.15％、V：0.04‑0.12％、Zr：0.02‑0.035％、Nd：0.08‑0.15％、Sc：0.01‑0.02％，其余为Fe及不可避免的杂质。本发明所述耐腐蚀高韧性药芯焊丝，其具有良好的韧性、硬度、强度、耐腐蚀性与耐磨性，延长了金属构件的使用寿命。

Description

一种耐腐蚀高韧性药芯焊丝
技术领域
本发明涉及焊丝技术领域，尤其涉及一种耐腐蚀高韧性药芯焊丝。
背景技术
堆焊作为材料表面改性的一种经济而快捷的工艺方法，对提高零件的使用寿命、提高产品性能、降低生产成本有显著的效果，广泛用于各个工业部门零件的制造修复中。焊接质量的好坏、焊接效率的高低是由焊接材料、焊接工艺决定的，尤其是焊接材料是焊接的关键，堆焊材料是影响堆焊合金耐磨性的重要因素，目前对耐磨件的修复主要是采用耐磨堆焊药芯焊丝焊接，而耐磨堆焊药芯焊丝化学成分配比不合理，韧性、耐蚀性低，从而使堆焊合金达不到使用要求，致使金属构件使用寿命不高。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种耐腐蚀高韧性药芯焊丝，其具有良好的韧性、硬度、强度、耐腐蚀性与耐磨性，延长了金属构件的使用寿命。
本发明提出的一种耐腐蚀高韧性药芯焊丝，由药芯和包覆在药芯外侧的不锈钢外皮组成，药芯的组分按质量分数包括：C：0.1-0.2％、Si：0.6-0.9％、Mg：0.1-0.3％、Al：0.2-0.4％、B：0.3-0.6％、Mn：1.2-2％、Ni：3.5-5％、Cr：14.5-19％、Ti：1.8-2.5％、Sr：0.05-0.15％、Mo：0.08-0.15％、V：0.04-0.12％、Zr：0.02-0.035％、Nd：0.08-0.15％、Sc：0.01-0.02％，其余为Fe及不可避免的杂质。
具体实施方式中，C的质量百分数可以为0.12％、0.135％、0.15％、0.17％、0.185％，Si的质量百分数可以为0.65％、0.7％、0.75、0.8％、0.85％，Mg的质量百分数可以为0.13％、0.16％、0.2％、0.24％、0.28％，Al的质量百分数可以为0.24％、0.28％、0.32％、0.35、0.38％，B的质量百分数可以为0.35％、0.4％、0.45％、0.5％、0.55％，Mn的质量百分数可以为1.3％、1.4％、1.5％、1.6％、1.85％，Ni的质量百分数可以为3.8％、4.2％、4.4％、4.6％、4.85％，Cr的质量百分数可以为15％、15.5％、16％、16.6％、17.2％、17.8％、18.5％，Ti的质量百分数可以为1.9％、2％、2.1％、2.2％、2.3％、2.4％，Sr的质量百分数可以为0.07％、0.09％、0.11％、0.125％、0.14％，Mo的质量百分数可以为0.09％、0.1％、0.11％、0.12％、0.135％，V的质量百分数可以为0.05％、0.07％、0.08％、0.1％、0.11％，Zr的质量百分数可以为0.022％、0.026％、0.029％、0.032％，Nd的质量百分数可以为0.09％、0.11％、0.012％、0.0135％，Sc的质量百分数可以为0.012％、0.014％、0.016％、0.018％，其余为Fe及不可避免的杂质。
优选地，在药芯的组分中，Ti、B、C的重量比为12-18:3-3.5:1。
优选地，Mn、Ni、V在药芯中的质量百分数满足以下关系式：5.62％≤Mn+Ni+V≤6.24％。
优选地，Al、Mg、Si、Ti在药芯中的质量百分数满足以下关系式：3.2％≤Al+Mg+Si+Ti≤3.6％。
优选地，Nd、Sc在药芯中的质量百分数满足以下关系式：0.1％≤Nd+Sc≤0.136％。
优选地，药芯的组分按质量分数包括：C：0.12-0.18％、Si：0.66-0.82％、Mg：0.12-0.26％、Al：0.22-0.34％、B：0.35-0.55％、Mn：1.3-1.8％、Ni：3.8-4.5％、Cr：15.5-18％、Ti：2-2.3％、Sr：0.08-0.12％、Mo：0.09-0.13％、V：0.06-0.1％、Zr：0.025-0.03％、Nd：0.09-0.13％、Sc：0.012-0.018％，其余为Fe及不可避免的杂质。
优选地，药芯的组分按质量分数包括：C：0.15％、Si：0.75％、Mg：0.15％、Al：0.32％、B：0.45％、Mn：1.55％、Ni：4.2％、Cr：17.2％、Ti：2.2％、Sr：0.09％、Mo：0.11％、V：0.08％、Zr：0.028％、Nd：0.11％、Sc：0.016％，其余为Fe及不可避免的杂质。
优选地，在药芯的组分中，Al、Mg是以纳米镁铝合金粉末的形式存在，且纳米镁铝合金粉末的粒度为120-150目。
本发明采用常规制备工艺制得。
本发明中通过控制焊丝中Cr、Mo、Ni的含量及比例，焊接时为熔敷金属具有良好的强度、韧性等力学性能奠定了基础；C与Mn、Cr、Mo、V配合，一方面具有脱氧效果，降低熔敷金属中的氧含量，另一方面生成弥散分布的强碳化物Cr23C6、Cr7C3、VC，提高了熔敷金属的强度、硬度、耐磨性与耐腐蚀性，同时提高了熔敷金属的抗裂性与低温冲击韧性，改善了焊液的流动性；通过控制Mg、Al、Si、Ti的含量，使焊丝具有良好的脱氧效果，显著降低熔敷金属中的氧含量，再通过控制Sr、Sc、Nd的含量，使焊丝具有良好的脱氢能力，显著降低熔敷金属中的氢含量，Mg、Al、Si、Ti与Sr、Sc、Nd配合，有效改善了焊液的流动性与成形性，提高了电弧稳定性，抑制了熔敷金属出现气孔、开裂等现象，提高熔敷金属的抗开裂性能与脱渣性能，增加其使用寿命；Mg、Cu、Si、Al、Ti配合，生成弥散分布的强化相Mg2Si、CuAl2、Al3Ti、CuMgAl2，再与Sr、Sc、Nd配合，具有净化晶界，细化组织晶粒，促进针状铁素体形成的作用，增大熔敷金属与母材的结合强度，提高熔敷金属的强度、硬度、韧性、耐腐蚀性能、抗氧化性能及抗疲劳性能；通过控制Ti、B、C三者的含量及比例，在熔敷金属中形成黑色颗粒TiB2、TiC，提高熔敷金属的硬度与韧性，同时部分Ti与氧元素结合形成TiO作为变质剂，TiB2、TiC和TiO配合，弥散分布在熔敷金属中且充当异质形核的质点，促进了针状铁素体和初生碳化物的形成，增加熔覆金属间的位错密度，提高熔覆金属的耐磨性能和与母材的结合力，而Ni能有效降低间隙原子交互作用的能量和晶体点阵中的位错运动抗力，促进应力松弛，提高熔敷金属的韧性，Ni与TiB2、TiC、TiO配合，使熔敷金属具有良好的抗裂性，降低脆性断裂倾向。本发明提出了一种耐腐蚀高韧性药芯焊丝，其具有良好的韧性、硬度、强度、耐腐蚀性与耐磨性，延长了金属构件的使用寿命。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
本发明提出的一种高硬度耐磨性药芯焊丝，由药芯和包覆在药芯外侧的不锈钢外皮组成，药芯的组分按质量分数包括：C：0.1％、Si：0.9％、Mg：0.1％、Al：0.4％、B：0.3％、Mn：2％、Ni：3.5％、Cr：14.5％、Ti：1.8％、Sr：0.15％、Mo：0.08％、V：0.12％、Zr：0.02％、Nd：0.15％、Sc：0.01％，其余为Fe及不可避免的杂质。
实施例2
本发明提出的一种高硬度耐磨性药芯焊丝，由药芯和包覆在药芯外侧的不锈钢外皮组成，药芯的组分按质量分数包括：C：0.2％、Si：0.6％、Mg：0.3％、Al：0.2％、B：0.6％、Mn：1.2％、Ni：5％、Cr：19％、Ti：2.5％、Sr：0.05％、Mo：0.15％、V：0.04％、Zr：0.035％、Nd：0.08％、Sc：0.02％，其余为Fe及不可避免的杂质。
实施例3
本发明提出的一种高硬度耐磨性药芯焊丝，由药芯和包覆在药芯外侧的不锈钢外皮组成，药芯的组分按质量分数包括：C：0.15％、Si：0.75％、Mg：0.15％、Al：0.32％、B：0.45％、Mn：1.55％、Ni：4.2％、Cr：17.2％、Ti：2.2％、Sr：0.09％、Mo：0.11％、V：0.08％、Zr：0.028％、Nd：0.11％、Sc：0.016％，其余为Fe及不可避免的杂质。
实施例4
本发明提出的一种高硬度耐磨性药芯焊丝，由药芯和包覆在药芯外侧的不锈钢外皮组成，药芯的组分按质量分数包括：C：0.12％、Si：0.88％、Mg：0.13％、Al：0.34％、B：0.38％、Mn：1.85％、Ni：3.85％、Cr：16.5％、Ti：1.95％、Sr：0.12％、Mo：0.095％、V：0.011％、Zr：0.025％、Nd：0.12％、Sc：0.016％，其余为Fe及不可避免的杂质。
实施例5
本发明提出的一种高硬度耐磨性药芯焊丝，由药芯和包覆在药芯外侧的不锈钢外皮组成，药芯的组分按质量分数包括：C：0.18％、Si：0.69％、Mg：0.16％、Al：0.24％、B：0.56％、Mn：1.45％、Ni：4.45％、Cr：17.9％、Ti：2.2％、Sr：0.08％、Mo：0.13％、V：0.06％、Zr：0.032％、Nd：0.11％、Sc：0.014％，其余为Fe及不可避免的杂质。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种耐腐蚀高韧性药芯焊丝，其特征在于，由药芯和包覆在药芯外侧的不锈钢外皮组成，药芯的组分按质量分数包括：C：0.1-0.2％、Si：0.6-0.9％、Mg：0.1-0.3％、Al：0.2-0.4％、B：0.3-0.6％、Mn：1.2-2％、Ni：3.5-5％、Cr：14.5-19％、Ti：1.8-2.5％、Sr：0.05-0.15％、Mo：0.08-0.15％、V：0.04-0.12％、Zr：0.02-0.035％、Nd：0.08-0.15％、Sc：0.01-0.02％，其余为Fe及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述耐腐蚀高韧性药芯焊丝，其特征在于，在药芯的组分中，Ti、B、C的重量比为12-18:3-3.5:1。
3.根据权利要求1所述耐腐蚀高韧性药芯焊丝，其特征在于，Mn、Ni、V在药芯中的质量百分数满足以下关系式：5.62％≤Mn+Ni+V≤6.24％。
4.根据权利要求1所述耐腐蚀高韧性药芯焊丝，其特征在于，Al、Mg、Si、Ti在药芯中的质量百分数满足以下关系式：3.2％≤Al+Mg+Si+Ti≤3.6％。
5.根据权利要求1所述耐腐蚀高韧性药芯焊丝，其特征在于，Nd、Sc在药芯中的质量百分数满足以下关系式：0.1％≤Nd+Sc≤0.136％。
6.根据权利要求1所述耐腐蚀高韧性药芯焊丝，其特征在于，药芯的组分按质量分数包括：C：0.12-0.18％、Si：0.66-0.82％、Mg：0.12-0.26％、Al：0.22-0.34％、B：0.35-0.55％、Mn：1.3-1.8％、Ni：3.8-4.5％、Cr：15.5-18％、Ti：2-2.3％、Sr：0.08-0.12％、Mo：0.09-0.13％、V：0.06-0.1％、Zr：0.025-0.03％、Nd：0.09-0.13％、Sc：0.012-0.018％，其余为Fe及不可避免的杂质。
7.根据权利要求1所述耐腐蚀高韧性药芯焊丝，其特征在于，药芯的组分按质量分数包括：C：0.15％、Si：0.75％、Mg：0.15％、Al：0.32％、B：0.45％、Mn：1.55％、Ni：4.2％、Cr：17.2％、Ti：2.2％、Sr：0.09％、Mo：0.11％、V：0.08％、Zr：0.028％、Nd：0.11％、Sc：0.016％，其余为Fe及不可避免的杂质。
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