CN110116281A - 一种耐高温磨损的自保护焊丝 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种耐高温磨损的自保护焊丝，由外皮和药芯组成，药芯由以下重量份的组分组成：Mo：5～30份，B：3～18份，Ti：0.5～5份，Ni：0.8～4份，Cr：1.2～20份，Si：0.3～5份，Fe：0.2～5份，Re：0.01～0.05份，其他杂质元素≤0.05份，该焊丝以相对低廉成本的材料组成，耐磨损性强，在600℃能保持60HRC硬度，适用于高温磨损的堆焊处理；本发明的自保护焊丝的生产工艺简单，生产成本低廉，适用于广泛工业化生产。

Description

一种耐高温磨损的自保护焊丝
技术领域
本发明涉及焊接材料技术领域，具体涉及一种耐高温磨损的自保护焊丝。
背景技术
堆焊是材料表面改性的一种经济而快速的工艺方法，广泛应用于各个工业部门零件的制造修复中。用自保护药芯焊丝进行堆焊能有效提高修补效率、缩短生产周期和降低成本，对提高机械设备和零件的安全寿命有很大的社会和经济效益。钢Fe：厂的高炉布料溜槽是生产的重要设备，是冶炼料流进入高炉炉体的最后一个通道，对高炉的稳定运行起着至关重要的作用。由于高炉布料溜槽位于高炉炉腔顶部，工作环境处于高温500℃左右，长期受到高速料流的冲蚀，炉况不顺时最高温度可达700℃以上，会加剧材料的磨损和侵蚀，因此布料溜槽易变形。现有技术中常用耐磨陶瓷镶嵌和耐磨堆焊对其进行处理。然而，耐磨陶瓷镶嵌制作工艺复杂，成本过高；耐磨堆焊一般采用铌、钨、钒等稀贵金属，付出高成本的同时并不一定得到满意的使用效果。
因而，开发一种耐高温磨损的自保护焊丝是非常有必要的。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种耐高温磨损的自保护焊丝。
本发明的技术方案是：
一种耐高温磨损的自保护焊丝，由外皮和药芯组成，药芯由以下重量份的组分组成：Mo：5～30份，B：3～18份，Ti：0.5～5份，Ni：0.8～4份，Cr：1.2～20份，Si：0.3～5份，Fe：0.2～5份，Re：0.01～0.05份，其他杂质元素≤0.05份。
作为上述自保护焊丝的进一步改进，药芯由以下重量份的组分组成：药芯由以下重量份的组分组成：Mo：10～25份，B：5～14份，Ti：2～4份，Ni：2～4份，Cr：3～15份，Si：2～4份，Fe：1～3份，Re：0.02～0.04份，其他杂质元素≤0.05份。
作为上述自保护焊丝的进一步改进，药芯由以下重量份的组分组成：药芯由以下重量份的组分组成：Mo：25份，B：10份，Ti：3份，Ni：2份，Cr：10份，Si：2份，Fe：2份，Re：0.03份，其他杂质元素≤0.05份。
作为上述自保护焊丝的进一步改进，外皮为H08A钢钢带或430不锈钢钢带。
自保护药芯焊丝中加入稀土元素可降低熔敷金属中的含氧量及气孔敏感度，适量的稀土元素可改善焊缝金属组织的形态，细化晶粒，起晶界强化作用。作为上述自保护焊丝的进一步改进，Re为La、Ce、Y中的至少一种，优选地，为La和Ce的组合。
作为上述自保护焊丝的进一步改进，杂质元素包括S、P、Mn。
作为上述自保护焊丝的进一步改进，该焊丝中药芯的填充率的质量比为50～60％。
作为上述自保护焊丝的进一步改进，该焊丝的直径为1.6～3.2mm。
作为上述自保护焊丝的进一步改进，其制备步骤为：
1)将药芯各组分按照配方混合并充分搅拌，混合后放入烘干机中350～500℃烘干，150～200℃保温2h，得到药芯粉末；
2)将外皮放置在药芯焊丝成型机的放带机上，通过成型机将外皮钢带轧制成U型槽，然后向U型槽中添加药芯粉末，控制药芯粉末的填充率为50～60％，再通过成型机将U型槽碾压闭合，并将其拉拔至直径1.6～3.2mm，得到药芯焊丝。
本发明的有益效果是：
本发明提供了一种耐高温磨损的自保护焊丝，该焊丝以相对低廉成本的材料组成，耐磨损性强，在600℃能保持60HRC硬度，适用于高温磨损的堆焊处理；本发明的自保护焊丝的生产工艺简单，生产成本低廉，适用于广泛工业化生产。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明进行说明：
实施例1
本实施例提供一种自保护焊丝，由外皮和药芯组成，其中，药芯由以下重量份的组分组成：Mo：25份，B：10份，Ti：3份，Ni：2份，Cr：10份，Si：2份，Fe：2份，Re：0.03份，其他杂质元素≤0.05份。
Re为稀土元素，自保护药芯焊丝中加入稀土元素可降低熔敷金属中的含氧量及气孔敏感度，适量的稀土元素可改善焊缝金属组织的形态，细化晶粒，起晶界强化作用，而当稀土元素含量超过一定量时，其强化作用不升反降。稀土元素La、Ce、Y能提高钼铬合金的机械性能。
本实施例中，Re为La和Ce的组合。外皮选择为430不锈钢钢带。
其制备步骤为：
1)将药芯各组分按照配方混合并充分搅拌，混合后放入烘干机中400℃烘干，160℃保温2h，得到药芯粉末；
2)将外皮放置在药芯焊丝成型机的放带机上，通过成型机将外皮钢带轧制成U型槽，然后向U型槽中添加药芯粉末，控制药芯粉末的填充率为50％，再通过成型机将U型槽碾压闭合，并将其拉拔至直径2.0mm，得到药芯焊丝。
实施例2
本实施例提供一种自保护焊丝，由外皮和药芯组成，其中，药芯由以下重量份的组分组成：Mo：5份，B：3份，Ti：0.5份，Ni：0.8份，Cr：1.2份，Si：0.3份，Fe：0.2份，Re：0.01份，其他杂质元素≤0.05份。其中，Re为La和Y的组合；外皮选择为H08A低碳钢钢带。
其制备步骤为：
1)将药芯各组分按照配方混合并充分搅拌，混合后放入烘干机中400℃烘干，160℃保温2h，得到药芯粉末；
2)将外皮放置在药芯焊丝成型机的放带机上，通过成型机将外皮钢带轧制成U型槽，然后向U型槽中添加药芯粉末，控制药芯粉末的填充率为50％，再通过成型机将U型槽碾压闭合，并将其拉拔至直径2.0mm，得到药芯焊丝。
实施例3
本实施例提供一种自保护焊丝，由外皮和药芯组成，其中，药芯由以下重量份的组分组成：药芯由以下重量份的组分组成：Mo：30份，B：18份，Ti：5份，Ni：4份，Cr：20份，Si：5份，Fe：5份，Re：0.05份，其他杂质元素≤0.05份。其中，Re为Ce；外皮选择为430不锈钢钢带。
其制备步骤为：
1)将药芯各组分按照配方混合并充分搅拌，混合后放入烘干机中400℃烘干，160℃保温2h，得到药芯粉末；
2)将外皮放置在药芯焊丝成型机的放带机上，通过成型机将外皮钢带轧制成U型槽，然后向U型槽中添加药芯粉末，控制药芯粉末的填充率为50％，再通过成型机将U型槽碾压闭合，并将其拉拔至直径2.0mm，得到药芯焊丝。
实施例4
产品性能测试：
根据JB/T 7705-1995松散磨粒磨料磨损试验方法(橡胶轮法)，对实施例1～3制得的耐磨堆焊件与市售的Cr26高铬铸铁进行耐磨损性测试。测试仪器为：MLS-225型低应力磨料磨损试验机；测试条件为：采用225N外加载荷，橡胶轮硬度为70邵氏硬度(A)HSD，转速为240rpm/min，磨料为60-80目石英砂、砂水比为3：2(1500g石英砂和1000g水混合物)；测试步骤为：测试前样品进行1000转预磨后称重得到初始质量m0，再进行2000转正式磨损试验得到磨损后质量m1，两者之差为样品的磨损失重△m。测试结果如表1所示。
表1、耐磨损性测试数据
样品 初始质量m<sub>0</sub>/g 磨损后质量m<sub>1</sub>/g 磨损失重△m/g 相对耐磨性ε
Cr26高铬铸铁 68.371 68.246 0.125 1
实施例1 67.577 67.543 0.034 3.68
实施例2 68.105 68.064 0.041 3.05
实施例3 67.724 67.685 0.039 3.21
由表1可知，实施例1～3制得的耐磨堆焊件相较于市售的Cr26高铬铸铁，其耐磨损性更优良。
根据GB/T 230.1-2009金属材料洛氏硬度试验和GB/T 4340.1-2009金属材料维氏硬度试验中的试验方法，对实施例1～3制得的耐磨堆焊件与市售的Cr26高铬铸铁进行硬度测试。测试仪器为：HBRVU-187.5型布洛维光学硬度计、HXD-1000TMSC/LCD数字式显微硬度计、HTV-PHS30高温显微维氏硬度计。分3次测量，取平均值，测试结果如表2和表3所示。
表2、硬度测试数据
样品 洛氏硬度HRC 硬质相显微维氏硬度HV0.1 基体显微维氏硬度HV0.1
Cr26高铬铸铁 60.5 1416 559
实施例1 66.1 1403 884
实施例2 65.3 1401 879
实施例3 65.8 1412 877
表3、耐高温磨损性测试数据
温度/℃ 室温 400 500 600 700 800
实施例1耐磨堆焊件维氏硬度HV10 957 774 740 701 582 478
硬度换算表中，700HV＝60.1HRC，由表2和表3可知，实施例1～3制得的耐磨堆焊件，其硬度在600℃维持60HRC，表明其硬度高，抗高温磨损能力强。

Claims (10)

1.一种耐高温磨损的自保护焊丝，其特征在于，由外皮和药芯组成，药芯由以下重量份的组分组成：Mo：5～30份，B：3～18份，Ti：0.5～5份，Ni：0.8～4份，Cr：1.2～20份，Si：0.3～5份，Fe：0.2～5份，Re：0.01～0.05份，其他杂质元素≤0.05份。
2.根据权利要求1所述的一种耐高温磨损的自保护焊丝，其特征在于，药芯由以下重量份的组分组成：Mo：10～25份，B：5～14份，Ti：2～4份，Ni：2～4份，Cr：3～15份，Si：2～4份，Fe：1～3份，Re：0.02～0.04份，其他杂质元素≤0.05份。
3.根据权利要求1所述的一种耐高温磨损的自保护焊丝，其特征在于，药芯由以下重量份的组分组成：Mo：25份，B：10份，Ti：3份，Ni：2份，Cr：10份，Si：2份，Fe：2份，Re：0.03份，其他杂质元素≤0.05份。
4.根据权利要求1所述的一种耐高温磨损的自保护焊丝，其特征在于，外皮为H08A钢钢带或430不锈钢钢带。
5.根据权利要求1所述的一种耐高温磨损的自保护焊丝，其特征在于，Re为La、Ce、Y中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的一种耐高温磨损的自保护焊丝，其特征在于，优选地，Re为La和Ce的组合。
7.根据权利要求1所述的一种耐高温磨损的自保护焊丝，其特征在于，杂质元素包括S、P、Mn。
8.根据权利要求1所述的一种耐高温磨损的自保护焊丝，其特征在于，该焊丝中药芯的填充率的质量比为50～60％。
9.根据权利要求1所述的一种耐高温磨损的自保护焊丝，其特征在于，该焊丝的直径为1.6～3.2mm。
10.根据权利要求1所述的一种耐高温磨损的自保护焊丝，其特征在于，其制备步骤为：
1)将药芯各组分按照配方混合并充分搅拌，混合后放入烘干机中350～500℃烘干，150～200℃保温2h，得到药芯粉末；
2)将外皮放置在药芯焊丝成型机的放带机上，通过成型机将外皮钢带轧制成U型槽，然后向U型槽中添加药芯粉末，控制药芯粉末的填充率为50～60％，再通过成型机将U型槽碾压闭合，并将其拉拔至直径1.6～3.2mm，得到药芯焊丝。
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