CN110814573A - 一种稀土强化堆焊药芯焊丝 - Google Patents

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Abstract

本发明属于堆焊材料技术领域，特别涉及一种稀土强化堆焊药芯焊丝。一种稀土强化堆焊药芯焊丝，药芯包括以下重量百分比的化学成分：碳0.2～0.6％，硼铁0.4～0.8％，铬铁1～1.5％、钼铁1～3％，氟化钠0.2～1.0％，钛酸钾0.2～1.5％，钇基重稀土硅铁合金0.2～0.8％，锰铁0.8～1.8％，余量为铁，具有较好的磨损性能、红硬性，并能防止堆焊层的剥离。

Description

一种稀土强化堆焊药芯焊丝
技术领域
本发明属于堆焊材料技术领域，特别涉及一种稀土强化堆焊药芯焊丝。
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碳和合金元素较高，主要是利用碳与铬、钛、钒、铌等形成碳化物硬质点，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碳量高，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稀土强化堆焊药芯焊丝，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：
一种稀土强化堆焊药芯焊丝，药芯包括以下重量百分比的化学成分：碳0.2～0.6％，硼铁0.4～0.8％，铬铁1～1.5％、钼铁1～3％，氟化钠0.2～1.0％，钛酸钾0.2～1.5％，钇基重稀土硅铁合金0.2～0.8％，锰铁0.8～1.8％，余量为铁。
优选的方案，一种稀土强化堆焊药芯焊丝，药芯包括以下重量百分比的化学成分：碳0.3～0.5％，硼铁0.5～0.6％，铬铁2.5～2.8％、钼铁1～1.5％，氟化钠0.4～0.6％，钛酸钾0.4～0.8％，钇基重稀土硅铁合金0.4～0.6％，锰铁1～1.5％，余量为铁。
优选的方案，一种稀土强化堆焊药芯焊丝，药芯包括以下重量百分比的化学成分：碳0.3％，硼铁0.5％，铬铁2.8％、钼铁1.5％，氟化钠0.6％，钛酸钾0.6％，钇基重稀土硅铁合金0.4％，锰铁1.5％，余量为铁。
优选的方案，一种稀土强化堆焊药芯焊丝，药芯包括以下重量百分比的化学成分：碳0.5％，硼铁0.6％，铬铁2.5％、钼铁1％，氟化钠0.4％，钛酸钾0.4％，钇基重稀土硅铁合金0.6％，锰铁1％，余量为铁。
优选的方案，一种稀土强化堆焊药芯焊丝，药芯包括以下重量百分比的化学成分：碳0.2％，硼铁0.8％，铬铁3.5％、钼铁1％，氟化钠1.0％，钛酸钾1.5％，钇基重稀土硅铁合金0.2％，锰铁1.8％，余量为铁。
优选的方案，一种稀土强化堆焊药芯焊丝，药芯包括以下重量百分比的化学成分：碳0.5％，硼铁0.4％，铬铁2％、钼铁3％，氟化钠0.2％，钛酸钾1.5％，钇基重稀土硅铁合金0.8％，锰铁0.8％，余量为铁。
本发明的有益效果是：
1、本发明配方合理，本发明添加将碳、硼铁、铬铁、钼铁、钇基重稀土硅铁合金、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和C，Mo和C形成Cr7C，Mo7C的高硬度立方晶系碳化物，同时加入的Mo在堆焊合金组织中形成较多的碳化物及复合碳化物，这些碳化物弥散分布在基体组织中起到弥散分布的作用，进一步强化焊缝，同时也具有较好的红硬性。
3、Cr在合金组织中起到稳定组织的作用，延缓了碳化物合金颗粒的长大。
4、稀土钇作为变质剂已逐渐在冶炼行业中得到推广，但在焊接材料制造行业中还应用很少。稀土钇元素在熔池凝固的过程中，首先与非金属元素化合析出，形成了晶粒核心，诱发碳化物和晶粒的析出，增加堆焊金属单位体积内的晶粒数量。具有很强的促进碳化物析出和细化晶粒作用，同时对晶界有很强的净化作用。对抑制由于药芯中加入硼铁而产生的裂纹倾向起主要作用。
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
一种稀土强化堆焊药芯焊丝，药芯包括以下重量百分比的化学成分：碳0.3％，硼铁0.5％，铬铁2.8％、钼铁1.5％，氟化钠0.6％，钛酸钾0.6％，钇基重稀土硅铁合金0.4％，锰铁1.5％，余量为铁。
实施例2
一种稀土强化堆焊药芯焊丝，药芯包括以下重量百分比的化学成分：碳0.5％，硼铁0.6％，铬铁2.5％、钼铁1％，氟化钠0.4％，钛酸钾0.4％，钇基重稀土硅铁合金0.6％，锰铁1％，余量为铁。
实施例3
一种稀土强化堆焊药芯焊丝，药芯包括以下重量百分比的化学成分：碳0.2％，硼铁0.8％，铬铁3.5％、钼铁1％，氟化钠1.0％，钛酸钾1.5％，钇基重稀土硅铁合金0.2％，锰铁1.8％，余量为铁。
实施例4
一种稀土强化堆焊药芯焊丝，药芯包括以下重量百分比的化学成分：碳0.5％，硼铁0.4％，铬铁2％、钼铁3％，氟化钠0.2％，钛酸钾1.5％，钇基重稀土硅铁合金0.8％，锰铁0.8％，余量为铁。
将实施例1～4的稀土强化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的稀土强化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的稀土强化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 55 57 51 52
磨损量/[mg*1000r<sup>-1</sup>] 1.224 1.188 1.248 1.244
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)

1.一种稀土强化堆焊药芯焊丝，其特征在于，药芯包括以下重量百分比的化学成分：碳0.2～0.6％，硼铁0.4～0.8％，铬铁1～1.5％、钼铁1～3％，氟化钠0.2～1.0％，钛酸钾0.2～1.5％，钇基重稀土硅铁合金0.2～0.8％，锰铁0.8～1.8％，余量为铁。
2.根据权利要求1所述的稀土强化堆焊药芯焊丝，其特征在于，药芯包括以下重量百分比的化学成分：碳0.3～0.5％，硼铁0.5～0.6％，铬铁2.5～2.8％、钼铁1～1.5％，氟化钠0.4～0.6％，钛酸钾0.4～0.8％，钇基重稀土硅铁合金0.4～0.6％，锰铁1～1.5％，余量为铁。
3.一种如权利要求1所述的稀土强化堆焊药芯焊丝，其特征在于，药芯包括以下重量百分比的化学成分：碳0.3％，硼铁0.5％，铬铁2.8％、钼铁1.5％，氟化钠0.6％，钛酸钾0.6％，钇基重稀土硅铁合金0.4％，锰铁1.5％，余量为铁。
4.一种如权利要求1所述的稀土强化堆焊药芯焊丝，其特征在于，药芯包括以下重量百分比的化学成分：碳0.5％，硼铁0.6％，铬铁2.5％、钼铁1％，氟化钠0.4％，钛酸钾0.4％，钇基重稀土硅铁合金0.6％，锰铁1％，余量为铁。
5.一种如权利要求1所述的稀土强化堆焊药芯焊丝，其特征在于，药芯包括以下重量百分比的化学成分：碳0.2％，硼铁0.8％，铬铁3.5％、钼铁1％，氟化钠1.0％，钛酸钾1.5％，钇基重稀土硅铁合金0.2％，锰铁1.8％，余量为铁。
6.一种如权利要求1所述的稀土强化堆焊药芯焊丝，其特征在于，药芯包括以下重量百分比的化学成分：碳0.5％，硼铁0.4％，铬铁2％、钼铁3％，氟化钠0.2％，钛酸钾1.5％，钇基重稀土硅铁合金0.8％，锰铁0.8％，余量为铁。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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