CN108406161B - 一种高性能稀土耐磨料磨损的药芯焊丝及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高性能稀土耐磨料磨损的药芯焊丝及其制备方法，药芯以重量份计，由以下原料组成：高碳铬铁，硅硼合金，高碳锰铁，稀土硅铁，稀土孕育剂，微晶石墨，碳化硼等；本发明的高性能稀土耐磨料磨损的药芯焊丝的药芯采用高碳铬铁，硅硼合金，稀土硅铁，稀土孕育剂，微晶石墨等混合得到，采用的是Fe‑Cr‑C‑B‑Re合金系统，加入了少量的钛、钨、铌合金元素，堆焊层的金相组织为马氏体、大量的复杂碳化物(Cr,Fe)7C3和(Cr,Fe)23C6和残余奥氏体，焊接工艺好、电弧稳定、飞溅小、易脱渣、焊缝成形美观，并且由于稀土硅铁和稀土孕育剂的作用，硬面层的组织晶粒细化，即使堆焊一层，硬面层的耐磨性也非常高，并且硬度大。
Description
技术领域
本发明涉及焊接材料技术领域，具体说是一种高性能稀土耐磨料磨损的药芯焊丝及其制备方法。
背景技术
能源工业的发展仍是我国经济建设和现代化建设的重点，但是据统计世界钢产量的10％是由于磨损而损失。机电和冶金产品提前失效的原因70％属于磨损与腐蚀，其产品制造和使用中33％的能源直接消耗于摩擦磨损。工业发达国家因磨损破坏造成的经济损失占国民经济总产值的2～4％，我国每年因磨损造成的损失至少达8000亿元。
现在市面上，自保护耐磨药芯焊丝的合金系统，大部分采用的是Fe-Cr-C-B合金系统，通用的药芯耐磨焊丝一般是在药芯焊丝中加入一些活性较强的元素，如铝钛镁等，起到脱氧的作用，减少药芯其它合金组分的氧化，但这些脱氧元素形成熔点较高的氧化物，如Al2O3，TiO2和MgO等，对焊缝组织和性能造成不利的影响，也使得药芯耐磨焊丝的过渡系数降低。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的是提供一种高性能稀土耐磨料磨损的药芯焊丝及其制备方法。
本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：
一种高性能稀土耐磨料磨损的药芯焊丝，药芯以重量份计，由以下原料组成：高碳铬铁70～80份，硅硼合金1～4份，高碳锰铁2～5份，稀土硅铁1～4份，稀土孕育剂1～2份，微晶石墨4～8份，碳化硼2～4份，钛酸钾0.5～1份，铝镁合金1～4份，钛铁1～2份，碳化钨3～5份，铌铁1～3份，氮化铬2～5份和碳化铌2～4份；
所述硅硼合金按照以下步骤制备得到：
取硅粉、硼粉和锰粉混合均匀，得到合金粉末，然后将合金粉末在电弧炉中熔炼，温度升至1450～1500℃时停炉，将熔炼后的块体进行粉碎和退火处理，得到硅硼合金，其中退火温度1250～1300℃，时间0.5～1小时；硅粉、硼粉和锰粉的质量比为1～3：2～4：0.1～0.5。
优选的，所述稀土孕育剂的质量百分比为硅60～65％，钡3～3.5％，钙1.0～2.0％，镍0.1～0.5％，铈4.0～5.0％，余量为铁以及不可避免的微量元素。
优选的，稀土孕育剂按照以下步骤制备得到：按照稀土孕育剂的质量百分比称取合金原料，并粉碎，然后将其放入真空坩埚中升温至1400～1500℃使各原料熔化，真空冷却，粉碎，得到稀土孕育剂。
优选的，药芯以重量份计，由以下原料组成：高碳铬铁72～78份，硅硼合金2～3份，高碳锰铁3～5份，稀土硅铁2～3份，稀土孕育剂1.2～1.8份，微晶石墨5～7份，碳化硼2～3份，钛酸钾0.5～0.8份，铝镁合金2～3.5份，钛铁1.5～1.8份，碳化钨3.5～4.5份，铌铁1.5～2.8份，氮化铬2.5～4份和碳化铌2.5～3.5份。
优选的，药芯焊丝的外皮为H08A钢带。
优选的，药芯占药芯焊丝质量的40～60％。
优选的，药芯焊丝的外皮为H08A钢带，药芯占药芯焊丝质量的50％；药芯由以下原料组成：高碳铬铁75份，硅硼合金2.5份，高碳锰铁4份，稀土硅铁2.5份，稀土孕育剂1.5份，微晶石墨6份，碳化硼2.5份，钛酸钾0.6份，铝镁合金3份，钛铁1.6份，碳化钨4.0份，铌铁2.0份，氮化铬3份和碳化铌3.0份；
所述硅硼合金按照以下步骤制备得到：
取硅粉、硼粉和锰粉混合均匀，得到合金粉末，然后将合金粉末在电弧炉中熔炼，温度升至1480℃时停炉，将熔炼后的块体进行粉碎和退火处理，得到硅硼合金，其中退火温度1260℃，时间1小时；硅粉、硼粉和锰粉的质量比为2：3：0.3；
所述稀土孕育剂的质量百分比为硅62％，钡3.2％，钙1.5％，镍0.2％，铈4.6％，余量为铁以及不可避免的微量元素；
稀土孕育剂按照以下步骤制备得到：按照稀土孕育剂的质量百分比称取合金原料，并粉碎，然后将其放入真空坩埚中升温至1460℃使各原料熔化，真空冷却，粉碎至粒度为5～10毫米，得到稀土孕育剂。
本发明还包括一种高性能稀土耐磨料磨损的药芯焊丝的制备方法，包括以下步骤：
①配粉：以重量份计，取高碳铬铁70～80份，硅硼合金1～4份，高碳锰铁2～5份，稀土硅铁1～4份，稀土孕育剂1～2份，微晶石墨4～8份，碳化硼2～4份，钛酸钾0.5～1份，铝镁合金1～4份，钛铁1～2份，碳化钨3～5份，铌铁1～3份，氮化铬2～5份和碳化铌2～4份在混粉设备内混合均匀，得到药芯粉末；
②裁带：将外皮钢带裁取适合尺寸，经轧机成型辊轧制成U型；
③填充成型：通过送粉装置将步骤①所得药芯粉末加入U型槽中，将U型槽合口，轧制成型，拉拔、层绕得到高性能稀土耐磨料磨损的药芯焊丝。
本发明相比现有技术具有以下优点：
本发明的高性能稀土耐磨料磨损的药芯焊丝的药芯采用高碳铬铁，硅硼合金，稀土硅铁，稀土孕育剂，微晶石墨等混合得到，采用的是Fe-Cr-C-B-Re合金系统，加入了少量的钛、钨、铌合金元素，堆焊层的金相组织为马氏体、大量的复杂碳化物(Cr,Fe)7C3和(Cr,Fe)23C6和残余奥氏体，焊接工艺好、电弧稳定、飞溅小、易脱渣、焊缝成形美观，-20℃低温冲击性能优异，并且由于稀土硅铁和稀土孕育剂的作用，硬面层的组织晶粒细化，即使堆焊一层，硬面层的耐磨性也非常高，并且硬度大。
其中硅硼合金内含有少量的锰金属，增加了药芯焊丝的强度和韧性，使得药芯焊丝的硬度和耐磨损性能，其中采用硅硼锰联合脱氧对堆焊后的硬面层保护效果更加优异，这是由于硅硼锰元素在高温下与氧反应生产低熔点的硅硼酸盐，消耗了堆焊层附近和熔池中的氧，能够达到良好的脱氧自保护效果，并且产生的硅酸盐在冷却过程中附到堆焊层表面，形成微量熔渣，不会残留在堆焊层组织中造成焊接缺陷，带来不利影响。
本发明的药芯焊丝熔敷金属力学性能优异，其中屈服强度Rel≥550MPa，抗拉强度Rm≥630MPa，伸长率A≥26％，-20℃条件下的抗击吸收功≥140J。
具体实施方式
本发明的目的是提供一种高性能稀土耐磨料磨损的药芯焊丝及其制备方法，通过以下技术方案实现：
一种高性能稀土耐磨料磨损的药芯焊丝，药芯以重量份计，由以下原料组成：高碳铬铁70～80份，硅硼合金1～4份，高碳锰铁2～5份，稀土硅铁1～4份，稀土孕育剂1～2份，微晶石墨4～8份，碳化硼2～4份，钛酸钾0.5～1份，铝镁合金1～4份，钛铁1～2份，碳化钨3～5份，铌铁1～3份，氮化铬2～5份和碳化铌2～4份；
所述硅硼合金按照以下步骤制备得到：
取硅粉、硼粉和锰粉混合均匀，得到合金粉末，然后将合金粉末在电弧炉中熔炼，温度升至1450～1500℃时停炉，将熔炼后的块体进行粉碎和退火处理，得到硅硼合金，其中退火温度1250～1300℃，时间0.5～1小时；硅粉、硼粉和锰粉的质量比为1～3：2～4：0.1～0.5。
优选的，所述稀土孕育剂的质量百分比为硅60～65％，钡3～3.5％，钙1.0～2.0％，镍0.1～0.5％，铈4.0～5.0％，余量为铁以及不可避免的微量元素，粒度一般在5～10毫米之间；本发明优选的稀土孕育剂含有硅钡钙镍和稀土金属铈，比一般的孕育剂易于溶解和吸收，可以降低铁水中的气体含量，有效降低铁水过冷度，促进石墨的析出，显著减少白口倾向，提高药芯焊丝的加工性能、硬度和耐磨损性能。
优选的，稀土孕育剂按照以下步骤制备得到：按照稀土孕育剂的质量百分比称取合金原料，并粉碎，然后将其放入真空坩埚中升温至1400～1500℃使各原料熔化，真空冷却，粉碎至粒度为5～10毫米，得到稀土孕育剂。
优选的，药芯以重量份计，由以下原料组成：高碳铬铁72～78份，硅硼合金2～3份，高碳锰铁3～5份，稀土硅铁2～3份，稀土孕育剂1.2～1.8份，微晶石墨5～7份，碳化硼2～3份，钛酸钾0.5～0.8份，铝镁合金2～3.5份，钛铁1.5～1.8份，碳化钨3.5～4.5份，铌铁1.5～2.8份，氮化铬2.5～4份和碳化铌2.5～3.5份。
优选的，药芯焊丝的外皮为H08A钢带。
优选的，药芯占药芯焊丝质量的40～60％。
优选的，药芯焊丝的外皮为H08A钢带，药芯占药芯焊丝质量的50％；药芯由以下原料组成：高碳铬铁75份，硅硼合金2.5份，高碳锰铁4份，稀土硅铁2.5份，稀土孕育剂1.5份，微晶石墨6份，碳化硼2.5份，钛酸钾0.6份，铝镁合金3份，钛铁1.6份，碳化钨4.0份，铌铁2.0份，氮化铬3份和碳化铌3.0份；
所述硅硼合金按照以下步骤制备得到：
取硅粉、硼粉和锰粉混合均匀，得到合金粉末，然后将合金粉末在电弧炉中熔炼，温度升至1480℃时停炉，将熔炼后的块体进行粉碎和退火处理，得到硅硼合金，其中退火温度1260℃，时间1小时；硅粉、硼粉和锰粉的质量比为2：3：0.3；
所述稀土孕育剂的质量百分比为硅62％，钡3.2％，钙1.5％，镍0.2％，铈4.6％，余量为铁以及不可避免的微量元素；
稀土孕育剂按照以下步骤制备得到：按照稀土孕育剂的质量百分比称取合金原料，并粉碎，然后将其放入真空坩埚中升温至1460℃使各原料熔化，真空冷却，粉碎至粒度为5～10毫米，得到稀土孕育剂。
本发明还包括一种高性能稀土耐磨料磨损的药芯焊丝的制备方法，包括以下步骤：
①配粉：以重量份计，取高碳铬铁70～80份，硅硼合金1～4份，高碳锰铁2～5份，稀土硅铁1～4份，稀土孕育剂1～2份，微晶石墨4～8份，碳化硼2～4份，钛酸钾0.5～1份，铝镁合金1～4份，钛铁1～2份，碳化钨3～5份，铌铁1～3份，氮化铬2～5份和碳化铌2～4份在混粉设备内混合均匀，得到药芯粉末；
②裁带：将外皮钢带裁取适合尺寸，经轧机成型辊轧制成U型；
③填充成型：通过送粉装置将步骤①所得药芯粉末加入U型槽中，将U型槽合口，轧制成型，拉拔、层绕得到高性能稀土耐磨料磨损的药芯焊丝。
以下结合具体实施例来对本发明作进一步的描述。
本发明实施例稀土孕育剂除了自制的以外，其余采用的是东台市普林斯铸造材料有限公司生产的型号为Si-Sr-Zr，商品名为硅锶锆孕育剂，或型号为Si-Ba-Re，商品名为稀土钙钡孕育剂，并且市场上同类稀土孕育剂也可以达到相同的效果。
实施例1
一种高性能稀土耐磨料磨损的药芯焊丝，药芯由以下原料组成：高碳铬铁70kg，硅硼合金1kg，高碳锰铁2kg，稀土硅铁1kg，稀土孕育剂1kg，微晶石墨4kg，碳化硼2kg，钛酸钾0.5kg，铝镁合金1kg，钛铁1kg，碳化钨3kg，铌铁1kg，氮化铬2kg和碳化铌2kg；
所述硅硼合金按照以下步骤制备得到：
取1kg硅粉、2kg硼粉和0.1kg锰粉混合均匀，得到合金粉末，然后将合金粉末在电弧炉中熔炼，温度升至1450℃时停炉，将熔炼后的块体进行粉碎和退火处理，得到硅硼合金，其中退火温度1250℃，时间0.5小时。
实施例2
一种高性能稀土耐磨料磨损的药芯焊丝，药芯由以下原料组成：高碳铬铁80kg，硅硼合金4kg，高碳锰铁5kg，稀土硅铁4kg，稀土孕育剂2kg，微晶石墨8kg，碳化硼4kg，钛酸钾1kg，铝镁合金4kg，钛铁2kg，碳化钨5kg，铌铁3kg，氮化铬5kg和碳化铌4kg；
所述硅硼合金按照以下步骤制备得到：
取3kg硅粉、4kg硼粉和0.5kg锰粉混合均匀，得到合金粉末，然后将合金粉末在电弧炉中熔炼，温度升至1500℃时停炉，将熔炼后的块体进行粉碎和退火处理，得到硅硼合金，其中退火温度1300℃，时间1小时。
实施例3
一种高性能稀土耐磨料磨损的药芯焊丝，药芯由以下原料组成：高碳铬铁75kg，硅硼合金2kg，高碳锰铁4kg，稀土硅铁2kg，稀土孕育剂1.5kg，微晶石墨5kg，碳化硼3kg，钛酸钾0.6kg，铝镁合金2kg，钛铁1.8kg，碳化钨3.2kg，铌铁1.6kg，氮化铬4kg和碳化铌3kg；
所述硅硼合金按照以下步骤制备得到：
取1kg硅粉、1kg硼粉和0.15kg锰粉混合均匀，得到合金粉末，然后将合金粉末在电弧炉中熔炼，温度升至1460℃时停炉，将熔炼后的块体进行粉碎和退火处理，得到硅硼合金，其中退火温度1270℃，时间45分钟。
实施例4
一种高性能稀土耐磨料磨损的药芯焊丝，药芯由以下原料组成：高碳铬铁70kg，硅硼合金1kg，高碳锰铁2kg，稀土硅铁1kg，稀土孕育剂1kg，微晶石墨4kg，碳化硼2kg，钛酸钾0.5kg，铝镁合金1kg，钛铁1kg，碳化钨3kg，铌铁1kg，氮化铬2kg和碳化铌2kg；
所述硅硼合金按照以下步骤制备得到：
取0.5kg硅粉、1kg硼粉和0.05kg锰粉混合均匀，得到合金粉末，然后将合金粉末在电弧炉中熔炼，温度升至1450℃时停炉，将熔炼后的块体进行粉碎和退火处理，得到硅硼合金，其中退火温度1250℃，时间0.5小时；
所述稀土孕育剂的质量百分比为硅60％，钡3％，钙1.0％，镍0.1％，铈4.0％，余量为铁以及不可避免的微量元素。
实施例5
一种高性能稀土耐磨料磨损的药芯焊丝，药芯由以下原料组成：高碳铬铁72kg，硅硼合金2kg，高碳锰铁3kg，稀土硅铁2kg，稀土孕育剂1.2kg，微晶石墨7kg，碳化硼3kg，钛酸钾0.8kg，铝镁合金3.5kg，钛铁1.8kg，碳化钨4.5kg，铌铁2.5kg，氮化铬4kg和碳化铌3.5kg；
所述硅硼合金按照以下步骤制备得到：
取0.5kg硅粉、2kg硼粉和0.05kg锰粉混合均匀，得到合金粉末，然后将合金粉末在电弧炉中熔炼，温度升至1460℃时停炉，将熔炼后的块体进行粉碎和退火处理，得到硅硼合金，其中退火温度1270℃，时间45分钟；
所述稀土孕育剂的质量百分比为硅65％，钡3.5％，钙2.0％，镍0.5％，铈5.0％，余量为铁以及不可避免的微量元素；
稀土孕育剂按照以下步骤制备得到：按照稀土孕育剂的质量百分比称取合金原料，并粉碎，然后将其放入真空坩埚中升温至1400℃使各原料熔化，真空冷却，粉碎至粒度为5～10毫米，得到稀土孕育剂。
实施例6
一种高性能稀土耐磨料磨损的药芯焊丝，药芯焊丝的外皮为H08A钢带，药芯占药芯焊丝质量的50％；药芯由以下原料组成：高碳铬铁75kg，硅硼合金2.5kg，高碳锰铁4kg，稀土硅铁2.5kg，稀土孕育剂1.5kg，微晶石墨6kg，碳化硼2.5kg，钛酸钾0.6kg，铝镁合金3kg，钛铁1.6kg，碳化钨4.0kg，铌铁2.0kg，氮化铬3kg和碳化铌3.0kg；
所述硅硼合金按照以下步骤制备得到：
取1kg硅粉、1.5kg硼粉和0.15kg锰粉混合均匀，得到合金粉末，然后将合金粉末在电弧炉中熔炼，温度升至1480℃时停炉，将熔炼后的块体进行粉碎和退火处理，得到硅硼合金，其中退火温度1260℃，时间1小时；
所述稀土孕育剂的质量百分比为硅62％，钡3.2％，钙1.5％，镍0.2％，铈4.6％，余量为铁以及不可避免的微量元素；
稀土孕育剂按照以下步骤制备得到：按照稀土孕育剂的质量百分比称取合金原料，并粉碎，然后将其放入真空坩埚中升温至1460℃使各原料熔化，真空冷却，粉碎至粒度为5～10毫米，得到稀土孕育剂。
实施例7
实施例1所述的一种高性能稀土耐磨料磨损的药芯焊丝的制备方法，包括以下步骤：
①配粉：高碳铬铁70kg，硅硼合金1kg，高碳锰铁2kg，稀土硅铁1kg，稀土孕育剂1kg，微晶石墨4kg，碳化硼2kg，钛酸钾0.5kg，铝镁合金1kg，钛铁1kg，碳化钨3kg，铌铁1kg，氮化铬2kg和碳化铌2kg在混粉设备内混合均匀，得到药芯粉末；
②裁带：将外皮钢带裁取适合尺寸，经轧机成型辊轧制成U型；
③填充成型：通过送粉装置将步骤①所得药芯粉末加入U型槽中，将U型槽合口，轧制成型，拉拔、层绕得到高性能稀土耐磨料磨损的药芯焊丝。
实施例8
实施例2所述的一种高性能稀土耐磨料磨损的药芯焊丝的制备方法，包括以下步骤：
①配粉：高碳铬铁80kg，硅硼合金4kg，高碳锰铁5kg，稀土硅铁4kg，稀土孕育剂2kg，微晶石墨8kg，碳化硼4kg，钛酸钾1kg，铝镁合金4kg，钛铁2kg，碳化钨5kg，铌铁3kg，氮化铬5kg和碳化铌4kg在混粉设备内混合均匀，得到药芯粉末；
②裁带：将外皮钢带裁取适合尺寸，经轧机成型辊轧制成U型；
③填充成型：通过送粉装置将步骤①所得药芯粉末加入U型槽中，将U型槽合口，轧制成型，拉拔、层绕得到高性能稀土耐磨料磨损的药芯焊丝。
实施例9
实施例3所述的一种高性能稀土耐磨料磨损的药芯焊丝的制备方法，包括以下步骤：
①配粉：高碳铬铁75kg，硅硼合金2kg，高碳锰铁4kg，稀土硅铁2kg，稀土孕育剂1.5kg，微晶石墨5kg，碳化硼3kg，钛酸钾0.6kg，铝镁合金2kg，钛铁1.8kg，碳化钨3.2kg，铌铁1.6kg，氮化铬4kg和碳化铌3kg在混粉设备内混合均匀，得到药芯粉末；
②裁带：将外皮钢带裁取适合尺寸，经轧机成型辊轧制成U型；
③填充成型：通过送粉装置将步骤①所得药芯粉末加入U型槽中，将U型槽合口，轧制成型，拉拔、层绕得到高性能稀土耐磨料磨损的药芯焊丝。
实施例10
实施例4所述的一种高性能稀土耐磨料磨损的药芯焊丝的制备方法，包括以下步骤：
①配粉：高碳铬铁70kg，硅硼合金1kg，高碳锰铁2kg，稀土硅铁1kg，稀土孕育剂1kg，微晶石墨4kg，碳化硼2kg，钛酸钾0.5kg，铝镁合金1kg，钛铁1kg，碳化钨3kg，铌铁1kg，氮化铬2kg和碳化铌2kg在混粉设备内混合均匀，得到药芯粉末；
②裁带：将外皮钢带裁取适合尺寸，经轧机成型辊轧制成U型；
③填充成型：通过送粉装置将步骤①所得药芯粉末加入U型槽中，将U型槽合口，轧制成型，拉拔、层绕得到高性能稀土耐磨料磨损的药芯焊丝。
实施例11
实施例5所述的一种高性能稀土耐磨料磨损的药芯焊丝的制备方法，包括以下步骤：
①配粉：高碳铬铁72kg，硅硼合金2kg，高碳锰铁3kg，稀土硅铁2kg，稀土孕育剂1.2kg，微晶石墨7kg，碳化硼3kg，钛酸钾0.8kg，铝镁合金3.5kg，钛铁1.8kg，碳化钨4.5kg，铌铁2.5kg，氮化铬4kg和碳化铌3.5kg在混粉设备内混合均匀，得到药芯粉末；
②裁带：将外皮钢带裁取适合尺寸，经轧机成型辊轧制成U型；
③填充成型：通过送粉装置将步骤①所得药芯粉末加入U型槽中，将U型槽合口，轧制成型，拉拔、层绕得到高性能稀土耐磨料磨损的药芯焊丝。
实施例12
实施例6所述的一种高性能稀土耐磨料磨损的药芯焊丝的制备方法，包括以下步骤：
①配粉：高碳铬铁75kg，硅硼合金2.5kg，高碳锰铁4kg，稀土硅铁2.5kg，稀土孕育剂1.5kg，微晶石墨6kg，碳化硼2.5kg，钛酸钾0.6kg，铝镁合金3kg，钛铁1.6kg，碳化钨4.0kg，铌铁2.0kg，氮化铬3kg和碳化铌3.0kg在混粉设备内混合均匀，得到药芯粉末；
②裁带：将外皮H08A钢带裁取适合尺寸，经轧机成型辊轧制成U型；
③填充成型：通过送粉装置将步骤①所得药芯粉末加入U型槽中，将U型槽合口，轧制成型，拉拔、层绕得到高性能稀土耐磨料磨损的药芯焊丝；步骤①所得药芯粉末和U型槽的质量比为1：1。
对实施例1～6所得高性能稀土耐磨料磨损的药芯焊丝进行熔敷金属力学性能试验检测，结果如表1所示。
表1实施例1～6所得高性能稀土耐磨料磨损药芯焊丝的熔敷金属力学性能结果表
由表1的结果可以看出本发明的药芯焊丝屈服强度Rel≥550MPa，抗拉强度Rm≥630MPa，伸长率A≥26％，-20℃条件下的抗击吸收功≥140J，在力学性能方面远远超过国家标准和有关国际标准要求，具有很好的力学性能。
对实施例1～6所得高性能稀土耐磨料磨损药芯焊丝进行焊接工艺性能的检测，结果如表2所示。
表2实施例1～6所得高性能稀土耐磨料磨损药芯焊丝的焊接工艺性能结果表
由表2的检测结果可以看出，本发明的高性能稀土耐磨料磨损药芯焊丝的焊接工艺好，电弧稳定、飞溅小、易脱渣、焊缝成型美观。
对实施例1～6的高性能稀土耐磨料磨损的药芯焊丝进行堆焊层金属硬度和耐磨损性能的检测，其中堆焊层金属硬度测试遵循《GB/T 230-91金属洛氏硬度测试方法》，采用时代TH300洛氏硬度计，每个数据取十个试验点进行测量取平均值，其单层堆焊硬度为HRC：60～64；耐磨损性能试验方法：用的美国的G65-1991标准磨料磨损实验《ASTM G65-1991STNDARD PRATICE FOR CONDUCTING DRY SAND/RUBBER WHEEL RBASION TESTS》，结果如表3所示。
表3实施例1～6的高性能稀土耐磨料磨损的药芯焊丝堆焊层金属硬度和耐磨损性能结果表
由表1的数据可以看出，本发明的高性能稀土耐磨料磨损的药芯焊丝的硬度明显大于国内外硬面药芯焊丝的硬度，并且磨损率低，耐磨性能好。
Claims (7)
1.一种高性能稀土耐磨料磨损的药芯焊丝，其特征在于：包括外皮和药芯两部分，药芯占药芯焊丝质量的40~60%，药芯以重量份计，由以下原料组成：高碳铬铁70~80份，硅硼合金1~4份，高碳锰铁2~5份，稀土硅铁1~4份，稀土孕育剂1~2 份，微晶石墨4~8份，碳化硼2~4份，钛酸钾0.5~1份，铝镁合金1~4份，钛铁1~2份，碳化钨3~5 份，铌铁1~3份，氮化铬2~5份和碳化铌2~4份；
所述硅硼合金按照以下步骤制备得到：
取硅粉、硼粉和锰粉混合均匀，得到合金粉末，然后将合金粉末在电弧炉中熔炼，温度升至1450~1500℃时停炉，将熔炼后的块体进行粉碎和退火处理，得到硅硼合金，其中退火温度1250~1300℃，时间0.5~1小时；硅粉、硼粉和锰粉的质量比为1~3：2~4：0.1~0.5。
2.根据权利要求1所述的一种高性能稀土耐磨料磨损的药芯焊丝，其特征在于：所述稀土孕育剂的质量百分比为硅60~65%，钡3~3.5%，钙1.0~2.0%，镍0.1~0.5%，铈4.0~5.0%，余量为铁以及不可避免的微量元素。
3.根据权利要求2所述的一种高性能稀土耐磨料磨损的药芯焊丝，其特征在于：稀土孕育剂按照以下步骤制备得到：按照稀土孕育剂的质量百分比称取合金原料，并粉碎，然后将其放入真空坩埚中升温至1400~1500℃使各原料熔化，真空冷却，粉碎，得到稀土孕育剂。
4.根据权利要求1所述的一种高性能稀土耐磨料磨损的药芯焊丝，其特征在于：药芯以重量份计，由以下原料组成：高碳铬铁72~78份，硅硼合金2~3份，高碳锰铁3~5份，稀土硅铁2~3份，稀土孕育剂1.2~1.8份，微晶石墨5~7份，碳化硼2~3份，钛酸钾0.5~0.8份，铝镁合金2~3.5份，钛铁1.5~1.8份，碳化钨3.5~4.5份，铌铁1.5~2.8份，氮化铬2.5~4份和碳化铌2.5~3.5份。
5.根据权利要求1所述的一种高性能稀土耐磨料磨损的药芯焊丝，其特征在于：药芯焊丝的外皮为H08A钢带。
6.根据权利要求1所述的一种高性能稀土耐磨料磨损的药芯焊丝，其特征在于：药芯焊丝的外皮为H08A钢带，药芯占药芯焊丝质量的50%；药芯由以下原料组成：高碳铬铁75份，硅硼合金2.5份，高碳锰铁4份，稀土硅铁2.5份，稀土孕育剂1.5份，微晶石墨6份，碳化硼2.5份，钛酸钾0.6份，铝镁合金3份，钛铁1.6份，碳化钨4.0份，铌铁2.0份，氮化铬3份和碳化铌3.0 份；
取硅粉、硼粉和锰粉混合均匀，得到合金粉末，然后将合金粉末在电弧炉中熔炼，温度升至1480℃时停炉，将熔炼后的块体进行粉碎和退火处理，得到硅硼合金，其中退火温度1260℃，时间1小时；硅粉、硼粉和锰粉的质量比为2：3：0.3；
所述稀土孕育剂的质量百分比为硅62%，钡3.2%，钙1.5%，镍0.2%，铈4.6%，余量为铁以及不可避免的微量元素；稀土孕育剂按照以下步骤制备得到：按照稀土孕育剂的质量百分比称取合金原料，并粉碎，然后将其放入真空坩埚中升温至1460℃使各原料熔化，真空冷却，粉碎至粒度为5~10毫米，得到稀土孕育剂。
7.权利要求1所述的一种高性能稀土耐磨料磨损的药芯焊丝的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
①配粉：以重量份计，取高碳铬铁70~80份，硅硼合金1~4份，高碳锰铁2~5份，稀土硅铁1~4份，稀土孕育剂1~2份，微晶石墨4~8份，碳化硼2~4份，钛酸钾0.5~1份，铝镁合金1~4份，钛铁1~2份，碳化钨3~5份，铌铁1~3份，氮化铬2~5份和碳化铌2~4份在混粉设备内混合均匀，得到药芯粉末；
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Non-Patent Citations (2)
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Denomination of invention: A flux-cored wire with high performance rare earth wear-resistant and its preparation method Effective date of registration: 20230109 Granted publication date: 20200221 Pledgee: Bank of Beijing Co.,Ltd. Jinan Branch Pledgor: JINAN SOARING ABRASION-PROOF MATERIAL Co.,Ltd. Registration number: Y2023370000005 |
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