CN106624425A - 一种堆焊修复用耐磨药芯焊丝 - Google Patents

一种堆焊修复用耐磨药芯焊丝 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种堆焊修复用耐磨药芯焊丝，包括低碳钢外皮和填充在低碳钢外皮中的药芯，药芯组分按重量百分比包括：C 0.3～0.5％，Si 1～2％，Mn 0.8～1.5％，Cr 6～9％，Ni0.5～1.5％，Mo 1～2.5％，V 0.01～0.045％，W 1～3％，Nb 2～5％，P≤0.02％，S≤0.02％，余量为铁及不可避免的杂质。本发明降低了铬含量，同时加入钼钨铌三种微合金，提高了焊缝的耐磨性能，同时保证了其他力学性能，节约了生产成本，有利于产业化。

Description

一种堆焊修复用耐磨药芯焊丝
技术领域
本发明涉及耐磨药芯焊丝技术领域，尤其涉及一种堆焊修复用耐磨药芯焊丝。
背景技术
支撑辊是轧机运行的重要部件，是轧钢生产中的主要消耗备件之一，提高支承辊的耐磨性是提高生产效率，降低生产成本的重要途径。目前，广泛使用的耐磨堆焊药芯焊丝主要是以高铬铁基合金为主的药芯焊丝，通过控制铬元素及硼元素含量，保证组织中形成初生M7C3及共晶Fe2B型硬质相来提高耐磨带的硬度和耐磨性，用于轧辊堆焊修复的药芯焊丝基本上是含Cr量13％的不锈钢类耐磨焊丝，价格较高。因此，研制一种用于轧辊堆焊修复的、降低铬含量的、耐磨药芯焊丝成为本领域需要解决的问题。
发明内容
本发明提出了一种堆焊修复用耐磨药芯焊丝，体药芯组分降低了铬含量，同时添加了W、Mo和Nb，在形成细晶强化的同时形成弥散强化，使焊缝的强度、硬度和耐磨性提高，堆焊层硬度高达55HRC，降低了磨损量满足了实际应用要求。
本发明提出的一种堆焊修复用耐磨药芯焊丝，包括低碳钢外皮和填充在低碳钢外皮中的药芯，药芯组分按重量百分比包括：C 0.3～0.5％，Si 1～2％，Mn 0.8～1.5％，Cr 6～9％，Ni0.5～1.5％，Mo 1～2.5％，V 0.01～0.045％，W 1～3％，Nb 2～5％，P≤0.02％，S≤0.02％，余量为铁及不可避免的杂质。
优选地，在具体实施例中，C在药芯中的重量百分比为0.3％、0.31％、0.32％、0.33％、0.34％、0.35％、0.36％、0.37％、0.38％、0.39％、0.4％、0.41％、0.42％、0.43％、0.44％、0.45％、0.46％、0.47％、0.48％、0.49％、0.5％，Si在药芯中的重量百分比为1％、1.1％、1.2％、1.3％、1.4％、1.5％、1.6％、1.7％、1.8％、1.9％、2％，Mn在药芯中的重量百分比为0.8％、0.85％、0.9％、0.95％、1％、1.05％、1.1％、1.15％、1.2％、1.25％、1.3％、1.35％、1.4％、1.45％、1.5％，Cr在药芯中的重量百分比为6％、6.2％、6.4％、6.6％、6.8％、7％、7.2％、7.4％、7.6％、7.8％、8％、8.2％、8.4％、8.6％、8.8％、9％，Ni在药芯中的重量百分比为0.5％、0.55％、0.6％、0.65％、0.7％、0.75％、0.8％、0.85％、0.9％、0.95％、1％、1.05％、1.1％、1.15％、1.2％、1.25％、1.3％、1.35％、1.4％、1.45％、1.5％，Mo在药芯中的重量百分比为1％、1.05％、1.1％、1.15％、1.2％、1.25％、1.3％、1.35％、1.4％、1.45％、1.5％、1.55％、1.6％、1.65％、1.7％、1.75％、1.8％、1.85％、1.9％、1.95％、2％、2.05％、2.1％、2.15％、2.2％、2.25％、2.3％、2.35％、2.4％、2.45％、2.5％，V在药芯中的重量百分比为0.01％、0.015％、0.02％、0.025％、0.03％、0.035％、0.04％、0.045％，W在药芯中的重量百分比为1％、1.05％、1.1％、1.15％、1.2％、1.25％、1.3％、1.35％、1.4％、1.45％、1.5％、1.55％、1.6％、1.65％、1.7％、1.75％、1.8％、1.85％、1.9％、1.95％、2％、2.05％、2.1％、2.15％、2.2％、2.25％、2.3％、2.35％、2.4％、2.45％、2.5％、2.55％、2.6％、2.65％、2.7％、2.75％、2.8％、2.85％、2.9％、2.95％、3％，Nb在药芯中的重量百分比为2％、2.05％、2.1％、2.15％、2.2％、2.25％、2.3％、2.35％、2.4％、2.45％、2.5％、2.55％、2.6％、2.65％、2.7％、2.75％、2.8％、2.85％、2.9％、2.95％、3％、3.05％、3.1％、3.15％、3.2％、3.25％、3.3％、3.35％、3.4％、3.45％、3.5％、3.55％、3.6％、3.65％、3.7％、3.75％、3.8％、3.85％、3.9％、3.95％、4％、4.05％、4.1％、4.15％、4.2％、4.25％、4.3％、4.35％、4.4％、4.45％、4.5％、4.55％、4.6％、4.65％、4.7％、4.75％、4.8％、4.85％、4.9％、4.95％、5％。
优选地，W和Nb的重量比为1.8～2.2：3.5～3.8。
优选地，Mo和Nb的重量比为1.98～2.05：3.65～3.95。
优选地，药芯填充率为15-23％。
优选地，本发明中药芯填充率根据业内规定定义为药芯占整个药芯焊丝的重量百分比。
优选地，药芯组分按重量百分比包括：C 0.35～0.45％，Si 1.3～1.8％，Mn 1～1.3％，Cr 7～8％，Ni0.8～1.2％，Mo 1.8～2.3％，V 0.02～0.03％，W 1.5～2.5％，Nb 3～4％，P≤0.01％，S≤0.01％，余量为铁及不可避免的杂质。
优选地，药芯组分按重量百分比包括：C 0.4％，Si 1.55％，Mn 1.15％，Cr 7.5％，Ni1％，Mo 2％，V 0.025％，W 2.05％，Nb 3.75％，P 0.005％，S 0.005％，余量为铁及不可避免的杂质。
组分在本发明中的作用：
C：碳是调整焊缝金属强度的主要元素，必须保证焊丝中有一定的碳含量，但在高强度焊缝金属中，过高的碳含量促进马氏体的形成，增加焊缝金属的淬硬性，塑性降低，使焊缝金属冷裂纹敏感性增加，因此本发明将焊丝中C含量控制在0.3～0.5％。
Si：起到脱氧和强化焊缝的作用，由于硅含量过多会降低焊缝的韧性，本发明控制Si含量为1～2％。
Mn：改善焊缝成型，提高熔敷金属的塑性和韧性，Mn和Si联合脱氧，提高元素过渡系数。
Cr：固溶强化元素，可形成高硬度、高脆性的粗大碳化物硬质相，固溶强化的作用同时能够抑制这类初生硬质相的析出。
Ni：有利于提高焊缝金属的韧性尤其是低温冲击韧性，降低脆性转变温度；与Cr合理搭配，可有效控制焊缝金属的相转变过程，得到马氏体和一定比例的残余奥氏体的复合组织，从而兼顾高的抗裂性和高强度。
V：与碳反应生成碳化物，增强了焊缝的硬度和耐磨性，改善耐磨性能。
P和S属于有害元素，故将其含量控制在较低范围内，以提高焊缝的强度和韧性。
Mo、W和Nb：是本发明中重量的微合金添加剂，其中W具高硬度，提高焊缝耐磨性，W与C原子的亲和力大，结合成高熔点、高硬度的W2C，在随后的冷却过程中W2C的析出，可以有效地阻止晶粒的长大且有利于提高耐磨性。在堆焊过程中，熔池中的Mo与C元素可以形成Mo2C硬质相，分布在堆焊层中。Mo元素含量越高，硬质相的数量越多，从而提高了堆焊层的硬度和耐磨性。但由于合金粉中C元素含量有限，使得过剩的Mo元素不能以硬质相的形式存在而偏析于晶界，导致堆焊层易于开裂，所以合金粉中的Mo元素不能过高。Nb元素有弥散强化和细晶强化的作用。
铁：调节堆焊金属的成分，提高药芯焊丝熔敷速度。
本发明中，在高铬铁基药芯基础上，减少了铬的使用量，Cr含量低于10％，在铬固溶氢化的基基础上，添加了钨、钼、铌形成微合金化铁基药芯，钨具有高硬度和耐磨性，焊接过程中W2C的析出，可以有效地阻止晶粒的长大且有利于提高耐磨性，搭配钼和铌形成复合碳化物硬质相，提高了焊缝的硬度，同时铌与与碳、氮等元素结合生成高熔点的稳定的碳化物和碳氮化物，形成细晶组织，堆焊层组织为马氏体+残余奥氏体+少量碳化物，Nb、W、Mo的碳化物或碳氮化物弥散分布，在形成细晶强化的同时形成弥散强化，使基体的强度、硬度和耐磨性提高；Ni和Cr搭配加入，控制焊缝金属的相转变过程，得到马氏体和一定比例的残余奥氏体的复合组织，从而兼顾高的抗裂性和高强度。
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
一种堆焊修复用耐磨药芯焊丝，包括低碳钢外皮和填充在低碳钢外皮中的药芯，药芯组分按重量百分比包括：C 0.4％，Si 1.55％，Mn 1.15％，Cr 7.5％，Ni 1％，Mo 2％，V0.025％，W 2.05％，Nb 3.75％，P≤0.02％，S≤0.02％，余量为铁及不可避免的杂质。
实施例2
一种堆焊修复用耐磨药芯焊丝，包括低碳钢外皮和填充在低碳钢外皮中的药芯，药芯组分按重量百分比包括：C 0.3％，Si 2％，Mn 0.8％，Cr 9％，Ni0.5％，Mo 2.5％，V0.01％，W 3％，Nb 2％，P 0.02％，S 0.02％，余量为铁及不可避免的杂质。
实施例3
一种堆焊修复用耐磨药芯焊丝，包括低碳钢外皮和填充在低碳钢外皮中的药芯，药芯组分按重量百分比包括：C 0.5％，Si 1％，Mn 1.5％，Cr 6％，Ni 1.5％，Mo 1％，V0.045％，W 1％，Nb 5％，P 0.01％，S 0.01％，余量为铁及不可避免的杂质。
实施例4
一种堆焊修复用耐磨药芯焊丝，包括低碳钢外皮和填充在低碳钢外皮中的药芯，药芯组分按重量百分比包括：C 0.35％，Si 1.3％，Mn 1％，Cr 7％，Ni0.8％，Mo 2.3％，V0.02％，W 2.5％，Nb 3％，P 0.005％，S 0.005％，余量为铁及不可避免的杂质。
实施例5
一种堆焊修复用耐磨药芯焊丝，包括低碳钢外皮和填充在低碳钢外皮中的药芯，药芯组分按重量百分比包括：C 0.45％，Si 1.8％，Mn 1.3％，Cr 8％，Ni 1.2％，Mo 1.8％，V 0.03％，W 1.5％，Nb 4％，P 0.005％，S 0.005％，余量为铁及不可避免的杂质；
焊修复用耐磨药芯焊丝由低碳钢带包裹混合均匀的药芯粉料得到粗坯，将粗坯经轧制、粗拉、精拉至直径为1.8mm即得药芯焊丝。
实施例6
一种堆焊修复用耐磨药芯焊丝，包括低碳钢外皮和填充在低碳钢外皮中的药芯，药芯组分按重量百分比包括：C 0.25％，Si 1.5％，Mn 1.1％，Cr 7.5％，Ni 1％，Mo 1.8％，V 0.03％，W 1.8％，Nb 3.5％，P 0.005％，S 0.005％，余量为铁及不可避免的杂质；
焊修复用耐磨药芯焊丝由低碳钢带包裹混合均匀的药芯粉料得到粗坯，将粗坯经轧制、粗拉、精拉至直径为2.2mm即得药芯焊丝。
实施例7
一种堆焊修复用耐磨药芯焊丝，包括低碳钢外皮和填充在低碳钢外皮中的药芯，药芯组分按重量百分比包括：C 0.25％，Si 1.5％，Mn 1.1％，Cr 7.5％，Ni 1％，Mo 2％，V0.03％，W 2.2％，Nb 3.8％，P 0.005％，S 0.005％，余量为铁及不可避免的杂质；
焊修复用耐磨药芯焊丝由低碳钢带包裹混合均匀的药芯粉料得到粗坯，将粗坯经轧制、粗拉、精拉至直径为2.5mm即得药芯焊丝。
实施例8
一种堆焊修复用耐磨药芯焊丝，包括低碳钢外皮和填充在低碳钢外皮中的药芯，药芯组分按重量百分比包括：C 0.25％，Si 1.5％，Mn 1.1％，Cr 7.5％，Ni 1％，Mo1.98％，V 0.03％，W 2.2％，Nb 3.65％，P 0.005％，S 0.005％，余量为铁及不可避免的杂质；
焊修复用耐磨药芯焊丝由低碳钢带包裹混合均匀的药芯粉料得到粗坯，将粗坯经轧制、粗拉、精拉至直径为2.0mm即得药芯焊丝。
实施例9
一种堆焊修复用耐磨药芯焊丝，包括低碳钢外皮和填充在低碳钢外皮中的药芯，药芯组分按重量百分比包括：C 0.25％，Si 1.5％，Mn 1.1％，Cr 7.5％，Ni 1％，Mo2.05％，V 0.03％，W 2.2％，Nb 3.95％，P 0.005％，S 0.005％，余量为铁及不可避免的杂质；
焊修复用耐磨药芯焊丝由低碳钢带包裹混合均匀的药芯粉料得到粗坯，将粗坯经轧制、粗拉、精拉至直径为2.0mm即得药芯焊丝。
实施例10
一种堆焊修复用耐磨药芯焊丝，包括低碳钢外皮和填充在低碳钢外皮中的药芯，药芯组分按重量百分比包括：C 0.25％，Si 1.5％，Mn 1.1％，Cr 7.5％，Ni 1％，Mo 2％，V0.03％，W 2％，Nb 3.8％，P 0.005％，S 0.005％，余量为铁及不可避免的杂质；
焊修复用耐磨药芯焊丝由低碳钢带包裹混合均匀的药芯粉料得到粗坯，将粗坯经轧制、粗拉、精拉至直径为2.0mm即得药芯焊丝。
对照例1
一种堆焊修复用药芯焊丝，包括低碳钢外皮和填充在低碳钢外皮中的药芯，药芯组分按重量百分比包括：C 0.25％，Si 1.5％，Mn 1.1％，Cr 12％，Ni 1％，V 0.03％，W2％，Nb 3.8％，P 0.005％，S 0.005％，余量为铁及不可避免的杂质；
焊修复用耐磨药芯焊丝由低碳钢带包裹混合均匀的药芯粉料得到粗坯，将粗坯经轧制、粗拉、精拉至直径为2.0mm即得药芯焊丝。
对照例2
一种堆焊修复用耐磨药芯焊丝，包括低碳钢外皮和填充在低碳钢外皮中的药芯，药芯组分按重量百分比包括：C 0.25％，Si 1.5％，Mn 1.1％，Cr 20％，Ni 1％，Mo 2％，V0.03％，Nb 3.8％，P 0.005％，S 0.005％，余量为铁及不可避免的杂质；
焊修复用耐磨药芯焊丝由低碳钢带包裹混合均匀的药芯粉料得到粗坯，将粗坯经轧制、粗拉、精拉至直径为2.0mm即得药芯焊丝。
对照例3
一种堆焊修复用耐磨药芯焊丝，包括低碳钢外皮和填充在低碳钢外皮中的药芯，药芯组分按重量百分比包括：C 0.25％，Si 1.5％，Mn 1.1％，Cr 18％，Ni 1％，Mo 2％，V0.03％，W 2％，P 0.005％，S 0.005％，余量为铁及不可避免的杂质；
焊修复用耐磨药芯焊丝由低碳钢带包裹混合均匀的药芯粉料得到粗坯，将粗坯经轧制、粗拉、精拉至直径为2.0mm即得药芯焊丝。
将实施例8-10制得的焊丝与对照例1-3制得的焊丝进行性能测试，结果如下表所示：
从上表可以看出，本发明添加钼、钨和铌在低铬体系中显著提高焊缝的耐磨性能，三者配合使用在保证耐磨性能的同时，也能获得良好的力学性能，堆焊层硬度也由于高铬焊丝，满足了实际堆焊的使用条件。
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 (6)

1.一种堆焊修复用耐磨药芯焊丝，其特征在于,包括低碳钢外皮和填充在低碳钢外皮中的药芯，药芯组分按重量百分比包括：C 0.3～0.5％，Si 1～2％，Mn 0.8～1.5％，Cr 6～9％，Ni 0.5～1.5％，Mo 1～2.5％，V 0.01～0.045％，W 1～3％，Nb 2～5％，P≤0.02％，S≤0.02％，余量为铁及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的堆焊修复用耐磨药芯焊丝，其特征在于,W和Nb的重量比为1.8～2.2：3.5～3.8。
3.根据权利要求1所述的堆焊修复用耐磨药芯焊丝，其特征在于,Mo和Nb的重量比为1.98～2.05：3.65～3.95。
4.根据权利要求1所述的堆焊修复用耐磨药芯焊丝，其特征在于,药芯填充率为15-23％。
5.根据权利要求1-4任一项所述的堆焊修复用耐磨药芯焊丝，其特征在于,药芯组分按重量百分比包括：C 0.35～0.45％，Si 1.3～1.8％，Mn 1～1.3％，Cr 7～8％，Ni 0.8～1.2％，Mo 1.8～2.3％，V 0.02～0.03％，W 1.5～2.5％，Nb 3～4％，P≤0.01％，S≤0.01％，余量为铁及不可避免的杂质。
6.根据权利要求5所述的堆焊修复用耐磨药芯焊丝，其特征在于,药芯组分按重量百分比包括：C 0.4％，Si 1.55％，Mn 1.15％，Cr 7.5％，Ni 1％，Mo 2％，V 0.025％，W 2.05％，Nb 3.75％，P 0.005％，S 0.005％，余量为铁及不可避免的杂质。
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