CN110814571A - 一种自保护堆焊药芯焊丝 - Google Patents
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Abstract
本发明属于堆焊材料技术领域，特别涉及一种自保护堆焊药芯焊丝。一种自保护堆焊药芯焊丝，药芯包括以下重量百分比的化学成分：铬铁0.2～0.6％，硅铁0.4～0.8％，氮化铬2～3.5％、菱锌矿1～3％，氟化钠0.2～1.0％，钛酸钾0.2～1.5％，二氧化钛0.5～1.5％，锰铁0.8～1.8％，余量为铁，其中，氮占全部药粉重量的0.1～0.15％，具有较好的磨损性能、红硬性，并能防止堆焊层的剥离。
Description
技术领域
本发明属于堆焊材料技术领域，特别涉及一种自保护堆焊药芯焊丝。
背景技术
堆焊作为材料表面改性的一种经济而快速的工艺方法，越来越广泛地应用于各个工业部门零件的制造修复中。为了最有效地发挥堆焊层的作用，希望采用的堆焊方法有较小的母材稀释、较高的熔敷速度和优良的堆焊层性能，即优质、高效、低稀释率的堆焊技术。
目前普遍使用的耐磨堆焊材料含铬铁和合金元素较高，主要是利用铬铁与铬、钛、钒、铌等形成铬铁化物硬质点，来提高堆焊层金属的硬度，从而提高其耐磨性能。但此类焊接材料由于含铬铁量高，往往抗焊接裂纹能力较差，韧性较低。
现有技术在堆焊时，大多采用埋弧焊丝或使用硬面堆面专用药芯焊丝及焊剂，会造成以下问题：1、堆焊层硬度不均匀，不稳定；2、有裂纹出现；3、耐磨性不好，成本较高，以上问题均制约着硬面堆焊药芯焊丝的发展。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种自保护堆焊药芯焊丝，具有较好的磨损性能、红硬性，并能防止堆焊层的剥离。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种自保护堆焊药芯焊丝，药芯包括以下重量百分比的化学成分：铬铁0.2～0.6％，硅铁0.4～0.8％，氮化铬2～3.5％、菱锌矿1～3％，氟化钠0.2～1.0％，钛酸钾0.2～1.5％，二氧化钛0.5～1.5％，锰铁0.8～1.8％，余量为铁，其中，氮占全部药粉重量的0.1～0.15％。
优选的方案，一种自保护堆焊药芯焊丝，药芯包括以下重量百分比的化学成分：铬铁0.3～0.5％，硅铁0.5～0.6％，氮化铬2.5～2.8％、菱锌矿1～1.5％，氟化钠0.4～0.6％，钛酸钾0.4～0.8％，二氧化钛0.5～1.5％，锰铁1～1.5％，余量为铁，其中，氮占全部药粉重量的0.1～0.15％。
优选的方案，一种自保护堆焊药芯焊丝，药芯包括以下重量百分比的化学成分：铬铁0.3％，硅铁0.5％，氮化铬2.8％、菱锌矿1.5％，氟化钠0.6％，钛酸钾0.6％，二氧化钛1.5％，锰铁1.5％，余量为铁，其中，氮占全部药粉重量的0.1～0.15％。
优选的方案，一种自保护堆焊药芯焊丝，药芯包括以下重量百分比的化学成分：铬铁0.5％，硅铁0.6％，氮化铬2.5％、菱锌矿1％，氟化钠0.4％，钛酸钾0.4％，二氧化钛0.5％，锰铁1％，余量为铁，其中，氮占全部药粉重量的0.1～0.15％。
优选的方案，一种自保护堆焊药芯焊丝，药芯包括以下重量百分比的化学成分：铬铁0.2％，硅铁0.8％，氮化铬3.5％、菱锌矿1％，氟化钠1.0％，钛酸钾1.5％，二氧化钛0.5％，锰铁1.8％，余量为铁，其中，氮占全部药粉重量的0.1～0.15％。
优选的方案，一种自保护堆焊药芯焊丝，药芯包括以下重量百分比的化学成分：铬铁0.5％，硅铁0.4％，氮化铬2％、菱锌矿3％，氟化钠0.2％，钛酸钾1.5％，二氧化钛1.5％，锰铁0.8％，余量为铁，其中，氮占全部药粉重量的0.1～0.15％。
本发明的有益效果是：
1、本发明配方合理，本发明添加将铬铁、硅铁、氮化铬、菱锌矿、二氧化钛、锰铁复配使用，并加以添加氟化钠、钛酸钾等物质，熔敷后得到高硬度的堆焊层金属，具有较好的磨损性能。
2、Cr在合金组织中起到稳定组织的作用，延缓了铬铁化物合金颗粒的长大。
3、氮化铬使熔敷金属中的氮含量增加，以氮代替碳，降低碳在焊缝中的含量，随着碳含量的降低必然会导致堆焊金属的强化作用减弱，而氮的加入很好的解决了这个问题，适量的氮会和铬、钛等形成稳定的氮化物促进了微合金元素的有效作用，提高了材料的高温层屈服强度，氮化物以高度弥散分布在耐磨堆焊层中，极度的增加强度和硬度特别是疲劳强度、耐腐性和高温抗腐蚀性，同时抑制了材料的高温蠕变变形，而塑形并不降低。以氮代替碳，可以显著提高耐磨层抗高温氧化和腐蚀性能，高温耐磨的性能得到显著的改善。
具体实施方式
下面对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域一般技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种自保护堆焊药芯焊丝，药芯包括以下重量百分比的化学成分：铬铁0.3％，硅铁0.5％，氮化铬2.8％、菱锌矿1.5％，氟化钠0.6％，钛酸钾0.6％，二氧化钛1.5％，锰铁1.5％，余量为铁，其中，氮占全部药粉重量的0.15％。
实施例2
一种自保护堆焊药芯焊丝，药芯包括以下重量百分比的化学成分：铬铁0.5％，硅铁0.6％，氮化铬2.5％、菱锌矿1％，氟化钠0.4％，钛酸钾0.4％，二氧化钛0.5％，锰铁1％，余量为铁，其中，氮占全部药粉重量的0.13％。
实施例3
一种自保护堆焊药芯焊丝，药芯包括以下重量百分比的化学成分：铬铁0.2％，硅铁0.8％，氮化铬3.5％、菱锌矿1％，氟化钠1.0％，钛酸钾1.5％，二氧化钛0.5％，锰铁1.8％，余量为铁，其中，氮占全部药粉重量的0.1％。
实施例4
一种自保护堆焊药芯焊丝，药芯包括以下重量百分比的化学成分：铬铁0.5％，硅铁0.4％，氮化铬2％、菱锌矿3％，氟化钠0.2％，钛酸钾1.5％，二氧化钛1.5％，锰铁0.8％，余量为铁，其中，氮占全部药粉重量的0.12％。
将实施例1～4的自保护堆焊药芯焊丝的配方按如下步骤制备成焊丝：
S1，按实施例1～4的自保护堆焊药芯焊丝配方进行配料，将原料投入真空感应炉中进行熔炼后，浇注成电极棒；
S2，采用电渣重熔设备，将电极棒的表面进行打磨处理后作为自耗电极插入熔渣内，熔渣采用CaF2、Al2O3、CaO渣系，渣系中CaF2的质量百分比含量为80％，Al2O3的质量百分比含量为12％，CaO的质量百分比含量为4％，电流2100A，钢锭封顶补缩电流900A，封顶时间4min，停电冷却10min脱锭，冷却至常温，得到合金锭；
S3，将合金锭放入初始温度560℃的加热炉内进行加热，升温至1250℃，保温80min后进行锻造，锻造成合金坯，冷却至常温；
S4，将合金坯表面修磨后，加热至1120℃进行热轧，热轧成盘元丝材，冷却至常温，将盘元丝材用硫酸进行酸洗，然后修整打磨；
S5，采用现有的冷拉工艺，将盘元丝材逐步拉细，直至丝材直径≤3mm；
S6，将冷拉处理后的盘元丝材升温至1035～1065℃进行氢退处理。
按实施例1～4的自保护堆焊药芯焊丝配方经以上步骤制得焊丝1、焊丝2、焊丝3和焊丝4。
利用MLS-225型磨粒磨损试验机测定堆焊层抗磨粒磨损的能力。试验条件为：试件尺寸55mm×25mm×6mm，磨料为粒径0.06mm的粗石英砂，每次的加入量为3.50g，摩擦轮转速为240r/min，每种试样的磨损行程为1000m。
测试效果如下表：
| 项目 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 |
| 堆焊层硬度HRC | 58 | 60 | 53 | 52 |
| 磨损量/[mg*1000r<sup>-1</sup>] | 1.232 | 1.206 | 1.252 | 1.248 |
| 抗裂情况 | 无裂痕 | 无裂痕 | 无裂痕 | 无裂痕 |
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其架构形式能够灵活多变，可以派生系列产品。只是做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。
Claims (6)
1.一种自保护堆焊药芯焊丝，其特征在于，药芯包括以下重量百分比的化学成分：铬铁0.2～0.6％，硅铁0.4～0.8％，氮化铬2～3.5％、菱锌矿1～3％，氟化钠0.2～1.0％，钛酸钾0.2～1.5％，二氧化钛0.5～1.5％，锰铁0.8～1.8％，余量为铁，其中，氮占全部药粉重量的0.1～0.15％。
2.根据权利要求1所述的自保护堆焊药芯焊丝，其特征在于，药芯包括以下重量百分比的化学成分：铬铁0.3～0.5％，硅铁0.5～0.6％，氮化铬2.5～2.8％、菱锌矿1～1.5％，氟化钠0.4～0.6％，钛酸钾0.4～0.8％，二氧化钛0.5～1.5％，锰铁1～1.5％，余量为铁，其中，氮占全部药粉重量的0.1～0.15％。
3.一种如权利要求1所述的自保护堆焊药芯焊丝的制备方法，其特征在于，药芯包括以下重量百分比的化学成分：铬铁0.3％，硅铁0.5％，氮化铬2.8％、菱锌矿1.5％，氟化钠0.6％，钛酸钾0.6％，二氧化钛1.5％，锰铁1.5％，余量为铁，其中，氮占全部药粉重量的0.1～0.15％。
4.一种如权利要求1所述的自保护堆焊药芯焊丝的制备方法，其特征在于，药芯包括以下重量百分比的化学成分：铬铁0.5％，硅铁0.6％，氮化铬2.5％、菱锌矿1％，氟化钠0.4％，钛酸钾0.4％，二氧化钛0.5％，锰铁1％，余量为铁，其中，氮占全部药粉重量的0.1～0.15％。
5.一种如权利要求1所述的自保护堆焊药芯焊丝的制备方法，其特征在于，药芯包括以下重量百分比的化学成分：铬铁0.2％，硅铁0.8％，氮化铬3.5％、菱锌矿1％，氟化钠1.0％，钛酸钾1.5％，二氧化钛0.5％，锰铁1.8％，余量为铁，其中，氮占全部药粉重量的0.1～0.15％。
6.一种如权利要求1所述的自保护堆焊药芯焊丝的制备方法，其特征在于，药芯包括以下重量百分比的化学成分：铬铁0.5％，硅铁0.4％，氮化铬2％、菱锌矿3％，氟化钠0.2％，钛酸钾1.5％，二氧化钛1.5％，锰铁0.8％，余量为铁，其中，氮占全部药粉重量的0.1～0.15％。
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