CN107262964A

CN107262964A - 一种高韧性耐磨药芯焊丝

Info

Publication number: CN107262964A
Application number: CN201710334386.3A
Authority: CN
Inventors: 卢齐元
Original assignee: Tianchang Tonglian Welding Industry Co Ltd
Current assignee: Tianchang Tonglian Welding Industry Co Ltd
Priority date: 2017-05-12
Filing date: 2017-05-12
Publication date: 2017-10-20

Abstract

本发明公开了一种高韧性耐磨药芯焊丝，由药芯和包覆在药芯外侧的不锈钢外皮组成，药芯的原料包括：石墨粉、硅粉、镁粉、镍粉、钛粉、二氧化钛粉、硼化钛粉末、氧化铁粉、氧化锆粉、铝锶合金粉、电解锰粉、钼铁粉、铌铁粉、钒铁粉、稀土铁合金粉、碳酸盐、金属氟化物，余量为还原铁粉及不可避免的杂质。本发明提出的一种高韧性耐磨药芯焊丝，其具有飞溅小，烟尘少，成型好，易于脱渣，熔敷金属组织致密，无气孔和裂纹出现，与母材结合良好且性能稳定，且熔敷金属具有良好的耐磨、耐腐蚀性和高韧性等性能，具有良好的经济效益。

Description

一种高韧性耐磨药芯焊丝

技术领域

本发明涉及焊丝技术领域，尤其涉及一种高韧性耐磨药芯焊丝。

背景技术

药芯焊丝作为一种常见的金属焊接材料，被广泛应用于航空航天、汽车制造、建筑、桥梁、石油化工等领域。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，目前药芯焊丝还存在成分配置不合理，导致熔敷金属出现小气孔和裂纹，同时在耐磨、耐腐蚀和韧性上还有待提高。药芯焊丝已经广泛应用于汽车制造业，高层建筑中结构件的焊接，海洋平台制造工业及其石油、天然气输送管道。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种高韧性耐磨药芯焊丝，其具有飞溅小，烟尘少，成型好，易于脱渣，熔敷金属组织致密，无气孔和裂纹出现，与母材结合良好且性能稳定，且熔敷金属具有良好的耐磨、耐腐蚀性和高韧性等性能，具有良好的经济效益。

本发明提出的一种高韧性耐磨药芯焊丝，由药芯和包覆在药芯外侧的不锈钢外皮组成，药芯的原料按质量分数包括：石墨粉1.6-2.2％、硅粉1.5-2.5％、镁粉0.4-0.8％、镍粉0.2-0.5％、钛粉0.8-1.5％、二氧化钛粉2-4％、硼化钛粉末6.5-9％、氧化铁粉1.5-3％、氧化锆粉1-2％、铝锶合金粉1-1.5％、电解锰粉2.2-3.5％、钼铁粉2-3％、铌铁粉0.1-0.5％、钒铁粉0.9-1.5％、稀土铁合金粉6-10％、碳酸盐6-9％、金属氟化物2-4％，余量为还原铁粉及不可避免的杂质。

具体实施例中，石墨粉的质量百分数还可以为1.7％、1.8％、1.9％、2％、2.1％，硅粉的质量百分数还可以为1.6％、1.8％、2％、2.1％、2.3％，镁粉的质量百分数还可以为0.45％、0.5％、0.6％、0.65％、0.7％、0.75％，镍粉的质量百分数还可以为0.25％、0.3％、0.35％、0.4％、0.45％，钛粉的质量百分数还可以为0.9％、1％、1.1％、1.2％、1.3％、1.4％，二氧化钛粉的质量百分数还可以为2.2％、2.5％、2.8％、3％、3.2％、3.5％、3.8％，硼化钛粉末的质量百分数还可以为6.8％、7％、7.5％、7.8％、8％、8.2％、8.5％，氧化铁粉的质量百分数还可以为1.8％、2％、2.2％、2.4％、2.6％、2.8％，氧化锆粉的质量百分数还可以为1.2％、1.4％、1.6％、1.8％，铝锶合金粉的质量百分数还可以为1.1％、1.2％、1.3％、1.4％、1.45％，电解锰粉的质量百分数还可以为2.4％、2.6％、2.8％、3％、3.2％、3.4％，钼铁粉的质量百分数还可以为2.2％、2.4％、2.5％、2.7％、2.9％，铌铁粉的质量百分数还可以为0.2％、0.25％、0.3％、0.35％、0.4％、0.45％，钒铁粉的质量百分数还可以为1％、1.1％、1.2％、1.3％、1.4％，稀土铁合金粉的质量百分数还可以为6.5％、7％、7.5％、8％、8.5％、9％，碳酸盐的质量百分数还可以为6.5％、7％、7.5％、8％、8.5％、8.8％，金属氟化物的质量百分数还可以为2.2％、2.5％、2.8％、3％、3.5％、3.8％，余量为还原铁粉及不可避免的杂质。

优选地，碳酸盐为碳酸锂、碳酸钡、碳酸锌、碳酸铁中的一种或两种以上组成的混合物。

优选地，金属氟化物为氟化钠、氟化钙、氟化钡、硅氟酸钠中的一种或两种以上组成的混合物。

优选地，稀土铁合金按质量百分数包括以下组分La：15-25％、Y：5-12％、Sc：5-10％、Sm：10-20％、Gd：8-15％，其余为Fe。

优选地，药芯焊丝填充率为26-30％。

本发明采用常规制备工艺制得。

本发明通过控制硅粉、镁粉和钛粉的含量，使药芯焊丝具有良好的脱氧能力，有效防止大气中的氧气对熔敷金属造成的侵害，再通过加入碳酸盐、金属氟化物，生成的保护气体隔绝了空气，提高自保护能力，避免熔敷金属因氧氮含量的增加而导致的韧性下降、气孔敏感性增加等问题，从而危害熔敷金属的整体性能，同时能有效防止药芯中合金粉末的烧损和流失，提高了药芯的利用率；再通过控制钛粉、铌铁粉、钒铁粉与石墨粉反应生成硬质相小颗粒TiC、NbC、VC，生成初生及少量二次碳化物，抑制熔敷金属中的石墨化倾向，强碳化物弥散分布在熔敷金属中，提高熔敷金属的强度、硬度、抗开裂性、耐磨性能、抗蠕变性能和高温稳定性能；硼化钛粉末和铝锶合金粉配合，提高熔敷金属中初生碳化物的数量，同时提高形核率，使初生碳化物数量多且分布均匀，提高熔敷金属的位错密度，改善熔敷金属的组织结构，同时促进马氏体和奥氏体的形成，提高熔敷金属的强度、硬度和耐磨性能，同时与强碳化物配合，镶嵌在组织内部，起到钉扎作用，提高熔敷金属和母材的结合强度，使熔敷金属镀层不易磨损消耗，提高其整体性能的稳定；再加入稀土铁合金粉，选择La、Y、Sc、Sm和Gd五种元素，控制其含量，与铝锶合金粉中的Al配合，具有良好的固氮作用，且形成的氮化物易形成熔渣排出熔池，易于脱渣，抑制时效现象，将游离态氮的有害作用大大降低，且稀有元素的加入，为结晶形核时提供更多的形核质点，抑制晶粒长大，使晶粒细化，同时改善了熔敷金属中夹杂物的数量、大小、形成和分布，有效防止出现偏析现象，避免出现各向异性，进一步提高熔敷金属的强度、韧性、抗开裂性、抗蠕变性；通过控制氧化铁粉、氧化锆粉和还原铁粉的含量，改善药芯的吸湿性，有利于药芯焊丝的长期存放和焊接时对熔滴的保护，降低熔敷金属中有害气体的含量，改善熔滴的过渡形式，减少飞溅，熔敷金属成型好，无气孔和裂纹出现，且增大药芯焊丝中药芯的密度，提高药芯焊丝的填充率，使焊接过程中的保护作用增强，提高熔敷金属的整体力学性能。本发明提出了一种高韧性耐磨药芯焊丝，其具有飞溅小，烟尘少，成型好，易于脱渣，熔敷金属组织致密，无气孔和裂纹出现，与母材结合良好且性能稳定，且熔敷金属具有良好的耐磨、耐腐蚀性和高韧性等性能，具有良好的经济效益。

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韧性耐磨药芯焊丝，由药芯和包覆在药芯外侧的不锈钢外皮组成，药芯的原料按质量分数包括：石墨粉1.6％、硅粉2.5％、镁粉0.4％、镍粉0.5％、钛粉0.8％、二氧化钛粉4％、硼化钛粉末6.5％、氧化铁粉3％、氧化锆粉1％、铝锶合金粉1.5％、电解锰粉2.2％、钼铁粉3％、铌铁粉0.1％、钒铁粉1.5％、稀土铁合金粉6％、碳酸盐9％、金属氟化物2％，余量为还原铁粉及不可避免的杂质。

实施例2

本发明提出的一种高韧性耐磨药芯焊丝，由药芯和包覆在药芯外侧的不锈钢外皮组成，药芯的原料按质量分数包括：石墨粉2.2％、硅粉1.5％、镁粉0.8％、镍粉0.2％、钛粉1.5％、二氧化钛粉2％、硼化钛粉末9％、氧化铁粉1.5％、氧化锆粉2％、铝锶合金粉1％、电解锰粉3.5％、钼铁粉2％、铌铁粉0.5％、钒铁粉0.9％、稀土铁合金粉10％、碳酸盐6％、金属氟化物4％，余量为还原铁粉及不可避免的杂质。

实施例3

本发明提出的一种高韧性耐磨药芯焊丝，由药芯和包覆在药芯外侧的不锈钢外皮组成，药芯的原料按质量分数包括：石墨粉2％、硅粉2％、镁粉0.62％、镍粉0.34％、钛粉1.2％、二氧化钛粉3.2％、硼化钛粉末7.5％、氧化铁粉2.2％、氧化锆粉1.5％、铝锶合金粉1.2％、电解锰粉2.8％、钼铁粉2.3％、铌铁粉0.35％、钒铁粉1.2％、稀土铁合金粉8.2％、碳酸盐7.8％、金属氟化物3.2％，余量为还原铁粉及不可避免的杂质。

其中，碳酸盐为碳酸锂、碳酸钡、碳酸锌、碳酸铁按重量比为2:1:2:1组成的混合物；

金属氟化物为氟化钠、氟化钙、氟化钡、硅氟酸钠按按重量比为1:1:1:1组成的混合物；

稀土铁合金按质量百分数包括以下组分：La：20％、Y：10％、Sc：8％、Sm：15％、Gd：12％，其余为Fe；

药芯焊丝填充率为28％；

焊接参数如下：焊接电流为1180A，电弧电压为27V，焊丝伸出长度为32mm，焊接速度为20cm/min，焊后空冷至室温。

实施例4

本发明提出的一种高韧性耐磨药芯焊丝，由药芯和包覆在药芯外侧的不锈钢外皮组成，药芯的原料按质量分数包括：石墨粉1.8％、硅粉2.3％、镁粉0.55％、镍粉0.42％、钛粉0.95％、二氧化钛粉3.6％、硼化钛粉末7.2％、氧化铁粉2.8％、氧化锆粉1.2％、铝锶合金粉1.4％、电解锰粉2.4％、钼铁粉2.8％、铌铁粉0.25％、钒铁粉1.35％、稀土铁合金粉7.2％、碳酸盐8.5％、金属氟化物2.4％，余量为还原铁粉及不可避免的杂质。

其中，碳酸盐为碳酸锂；

金属氟化物为硅氟酸钠；

稀土铁合金按质量百分数包括以下组分：La：15％、Y：12％、Sc：5％、Sm：20％、Gd：8％，其余为Fe；

药芯焊丝填充率为30％；

焊接参数如下：焊接电流为1150A，电弧电压为26V，焊丝伸出长度为30mm，焊接速度为18cm/min，焊后空冷至室温。

实施例5

本发明提出的一种高韧性耐磨药芯焊丝，由药芯和包覆在药芯外侧的不锈钢外皮组成，药芯的原料按质量分数包括：石墨粉2.1％、硅粉1.75％、镁粉0.65％、镍粉0.25％、钛粉1.35％、二氧化钛粉2.4％、硼化钛粉末8.2％、氧化铁粉1.8％、氧化锆粉1.75％、铝锶合金粉1.1％、电解锰粉3.2％、钼铁粉2.3％、铌铁粉0.42％、钒铁粉1％、稀土铁合金粉8.5％、碳酸盐6.5％、金属氟化物3.4％，余量为还原铁粉及不可避免的杂质。

其中，碳酸盐为碳酸锂、碳酸钡、碳酸铁按重量比为1:1:1组成的混合物；

金属氟化物为氟化钠、氟化钙、硅氟酸钠按重量比为1:1:1组成的混合物；

稀土铁合金按质量百分数包括以下组分：La：25％、Y：5％、Sc：10％、Sm：10％、Gd：15％，其余为Fe；

药芯焊丝填充率为26％；

焊接参数如下：焊接电流为1200A，电弧电压为28V，焊丝伸出长度为35mm，焊接速度为25cm/min，焊后空冷至室温。

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

1.一种高韧性耐磨药芯焊丝，其特征在于，由药芯和包覆在药芯外侧的不锈钢外皮组成，药芯的原料按质量分数包括：石墨粉1.6-2.2％、硅粉1.5-2.5％、镁粉0.4-0.8％、镍粉0.2-0.5％、钛粉0.8-1.5％、二氧化钛粉2-4％、硼化钛粉末6.5-9％、氧化铁粉1.5-3％、氧化锆粉1-2％、铝锶合金粉1-1.5％、电解锰粉2.2-3.5％、钼铁粉2-3％、铌铁粉0.1-0.5％、钒铁粉0.9-1.5％、稀土铁合金粉6-10％、碳酸盐6-9％、金属氟化物2-4％，余量为还原铁粉及不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述高韧性耐磨药芯焊丝，其特征在于，碳酸盐为碳酸锂、碳酸钡、碳酸锌、碳酸铁中的一种或两种以上组成的混合物。

3.根据权利要求1所述高韧性耐磨药芯焊丝，其特征在于，金属氟化物为氟化钠、氟化钙、氟化钡、硅氟酸钠中的一种或两种以上组成的混合物。

4.根据权利要求1所述高韧性耐磨药芯焊丝，其特征在于，稀土铁合金按质量百分数包括以下组分：La：15-25％、Y：5-12％、Sc：5-10％、Sm：10-20％、Gd：8-15％，其余为Fe。

5.根据权利要求1所述高韧性耐磨药芯焊丝，其特征在于，药芯焊丝填充率为26-30％。

6.根据权利要求1所述高韧性耐磨药芯焊丝，其特征在于，焊接参数如下：焊接电流为1150-1200A，电弧电压为26-28V，焊丝伸出长度为30-35mm，焊接速度为18-25cm/min，焊后空冷至室温。