CN112475660A - 一种耐磨堆焊焊条及其制备方法 - Google Patents

一种耐磨堆焊焊条及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明创造提供了一种耐磨堆焊焊条及其制备方法，焊条由焊芯和裹覆于焊芯表面的药皮组成，所述焊芯包括以下重量百分比的成分：C≤0.10wt％；Mn：0.40‑0.60wt％；Si≤0.030wt％；S≤0.025wt％；P≤0.025wt％。本发明创造所述的焊条具有良好焊接工艺性(熔渣流动性好、电弧稳定、飞溅小、脱渣优良、成型美观等)的同时，经以下热处理工艺：913℃*8h空冷+885℃*8h液体淬火+676℃*5h炉冷，具有良好的抗裂纹能力，以及一定的硬度和耐磨性能。

Description

一种耐磨堆焊焊条及其制备方法
技术领域
本发明创造属于焊接材料领域，尤其是涉及一种耐磨堆焊焊条及其制备方法。
背景技术
在金属丝(即焊芯)表面涂上适当厚度药皮的手弧焊用的熔化电极即为焊条。其中药皮的主要作用是在焊接过程中分解，形成气体和熔渣，起到物理保护、冶金处理和改善焊接工艺性的作用。
现有焊接技术中的焊条在特定热处理条件下形成的焊粉力学效果达不到实际的要求，这就导致焊接容易磨损，产生裂纹，导致焊件的力学性能不佳。
发明内容
本发明目的就在于提供一种耐磨堆焊焊条，该焊条具有良好焊接工艺性(熔渣流动性好、电弧稳定、飞溅小、脱渣优良、成型美观等)的同时，经以下热处理工艺：913℃*8h空冷+885℃*8h液体淬火+676℃*5h炉冷，具有良好的抗裂纹能力，以及一定的硬度和耐磨性能。
为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：
一种耐磨堆焊焊条，由焊芯和裹覆于焊芯表面的药皮组成，所述焊芯包括以下重量百分比的成分：
C≤0.10wt％；
Mn 0.40-0.60wt％；
Si≤0.030wt％；
S≤0.025wt％；
P≤0.025wt％；
所述药皮包括以下重量百分比的成分：
大理石：32.0％-42％；
萤石：15.0-20.0％；
硅微粉：2.0％-5.0％；
金红石95：3.0％-5.0％；
中碳锰铁：3.0％-5.0％；
CMC：0.1％-1.0％；
碱面：0.1％-1.0％；
低硅硅铁：2.0％-5.0％；
镍粉：1.0％-3.0％；
高碳铬铁：2.0％-5.0％；
钼铁：1.0％-3.0％；
石墨：2.0％-5.0％；
铁粉40.30：8.0％-15.0％；
二氧化锆：1.0％-3.0％；
进一步的，所述药皮重量为焊芯重量的30-40％。
优选地，所述药皮中各个成分具体组成为：
大理石：CaCO3≥96.0％,S≤0.030％,P≤0.030％；
萤石：CaF2≥95.0％，SiO2≤3.0％，CaCO3≤1.5％，S≤0.050％，P≤0.050％；
硅微粉：SiO2≥97.0％，CaO≤0.50％，S≤0.040％，P≤0.040％；
金红石95：TiO2≥95.0％，S≤0.03％，P≤0.03％；
中碳锰铁：Mn≥78％,C≤1.50％,P≤0.020％,S≤0.030％,Si≤1.50％；
CMC:S≤0.10％；
碱面：干基Na2CO3≥99.2％，干基NaCl≤0.70％,Fe≤0.0035％；
低硅硅铁：Si为42.0-47.0％，P≤0.040％，S≤0.020％，Mn≤0.70％；
镍粉：Ni≥98.0％，C≤0.025％，S≤0.01％，P≤0.01％；
高碳铬铁：Cr≥60％,C为7.50-8.50％,P≤0.040％,S≤0.040％,Si≤3.0％；
钼铁：Mo≥55.0％，Si≤1.0％，S≤0.05％，P≤0.080％，C≤0.150％，Cu≤0.50％，Sn≤0.060％，Sb≤0.050％；
石墨：C≥80.0％，水份≤2.0％，挥发份≤3.6％；
铁粉40.30：Fe≥98.0％，Si≤0.150％，S≤0.020％，P≤0.020％，C≤0.050％，Mn≤0.40％,氢损≤0.50％；
二氧化锆：ZrO2≥99.50％，S≤0.010％，P≤0.010％。
作为优选，所述药皮的重量份数为：
含CaCO3 96.2％，S 0.020％,P 0.018％的大理石40份；
含CaF2 96.51％,SiO2 1.32％，CaCO3 1.15％，S 0.030％，P 0.028％,的萤石21份；
含SiO2 97.53％，CaO 0.38％,S 0.023％，P 0.026的硅微粉5.4份；
含TiO2 95.780％,S 0.022％，P 0.018％的金红石95 5份；
含Mn 80.12％,C 0.72％,P 0.015％,S 0.028％,Si 0.62％,的中碳锰铁4.4份；
含S 0.08％的CMC 0.6份；
含：干基Na2CO399.3％，干基NaCl0.52％,Fe0.0028％的碱面2份；
含Si 44.52％，P 0.03％，S 0.015％，Mn 0.61％的低硅硅铁5.4份；
含Ni 99.8％，C 0.020％，S 0.01％，P 0.01％的镍粉2份；
含Cr 63.1％,C 8.12％,P 0.030％,S 0.028％,Si 2.3％的高碳铬铁4份；
含Mo 55.3％，Si 0.48％，S 0.09％，P 0.027％，C 0.034％，Cu 0.20％，Sn0.020％，Sb 0.020％的钼铁2份；
含C 82.0％，水份1.6％，挥发份2.8％的石墨2份；
含Fe 98.2％，Si 0.04％，S 0.012％，P 0.016％，C 0.020％，Mn0.13％,氢损0.20％的铁粉40.30 12份；
含ZrO2 99.70％，S0.010％，P 0.010％的二氧化锆2份。
作为优选，所述药皮成分为：
含CaCO3 96.2％，S 0.020％,P 0.018％的大理石38份；
含CaF2 96.51％,SiO2 1.32％，CaCO3 1.15％，S 0.030％，P 0.028％的萤石20份；
含SiO2 97.53％，CaO 0.38％,S 0.023％，P 0.026的硅微粉5份；
含TiO2 95.780％,S 0.022％，P 0.018％的金红石95 5.2份；
含Mn 80.12％,C 0.72％,P 0.015％,S 0.028％,Si 0.62％,的中碳锰铁4份；
含S 0.08％的CMC 0.6份；
含：干基Na2CO3 99.3％，干基NaCl 0.52％,Fe 0.0028％的碱面2份；
含Si 44.52％，P 0.03％，S 0.015％，Mn 0.61％的低硅硅铁5份；
含Ni 99.8％，C 0.020％，S 0.01％，P 0.01％的镍粉2份；
含Cr 63.1％,C 8.12％,P 0.030％,S 0.028％,Si 2.3％的高碳铬铁4.2份；
含Mo 55.3％，Si 0.48％，S 0.09％，P 0.027％，C 0.034％，Cu 0.20％，Sn0.020％，Sb 0.020％的钼铁2.5份；
含C 82.0％，水份1.6％，挥发份2.8％的石墨2份；
含Fe 98.2％，Si 0.04％，S 0.012％，P 0.016％，C 0.020％，Mn0.13％,氢损0.20％的铁粉40.30 10份；
含ZrO2 99.70％，S 0.010％，P 0.010％的二氧化锆2份。
本发明的目的之二在于提供一种耐磨堆焊焊条的制备方法，所采用的步骤为：将所述焊条原材料用V型搅拌机干混均匀后，加入重量为药皮重量的18％-24％的水玻璃经“双S”型搅拌锅混合均匀，然后送入油压机内将其裹附与焊芯上，在再经过低温和高温烘烤即得。
作为优选,所述水玻璃为高模钾钠水玻璃，浓度为41.5-42.5°Bé，其中钾钠的质量比为2:1，所述低温烘焙温度为50℃-70℃，中温烘焙温度为100℃-150℃，高温烘焙温度为360℃-380℃。
本发明药皮原材料中各组分的主要作用：
大理石：在电弧热的作用下分解成CaO、MgO和CO2，是焊条制造中常用的造渣、造气材料，保护焊缝不被氧、氮化，能够提高熔渣的碱度，且还有一定的脱P作用。
萤石：一定量的萤石可以降低液态金属的表面张力，提高熔渣的流动性，降低气孔的敏感性；能够脱S，并与氢结合成HF而挥发，减少氢白点。
硅微分：有一定的造渣作用，在此主要起到改善压涂性能，增加药粉滑性的作用；
金红石95：天然金红石氧化性弱，对热脱渣性好，稳定电弧、造渣，平静熔池，使金属以细雾状过渡，方向性焊接比较好，焊缝成型美观，熔渣覆盖好。
中碳锰铁：可起到脱氧、脱硫的作用，还可以向焊缝过渡锰元素，提高焊缝金属强度。
CMC:提高药皮粘性。
碱面：提高药皮粘性，具有改善药粉压涂性的作用；
低硅硅铁：具有脱氧，同时加速焊条熔化，提高熔渣流动性，降低焊缝气孔敏感性，是焊缝成型细致；
镍粉：提高焊缝韧性及强度；
高碳铬铁：提高焊缝强度、硬度；
钼铁：可促使晶粒细化，防止裂纹敏感性，消除焊缝金属的脆性，显著提高冲击韧性，同时具有提高焊缝强度的作用；
石墨：提高硬度和耐磨性的关键元素；
铁粉40.30：可加速药皮熔化速度，提高熔敷效率，同时具有稳定电弧的作用；
二氧化锆：改善脱渣性。
相对于现有技术，本发明创造具有以下优势：
本发明创造所述的焊条具有良好焊接工艺性(熔渣流动性好、电弧稳定、飞溅小、脱渣优良、成型美观等)的同时，经以下热处理工艺：913℃*8h空冷+885℃*8h液体淬火+676℃*5h炉冷，具有良好的抗裂纹能力，以及一定的硬度和耐磨性能。
具体实施方式
除有定义外，以下实施例中所用的技术术语具有与本发明创造所属领域技术人员普遍理解的相同含义。以下实施例中所用的试验试剂，如无特殊说明，均为常规生化试剂；所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。
下面结合实施例来详细说明本发明创造。
实施例1
取焊芯成分为(wt％)C≤0.10wt％；Mn 0.40-0.60wt％；Si≤0.30wt％；S≤0.025wt％；P≤0.025wt％；的H80A焊芯
取药皮，药皮中各成分重量如下：
含CaCO3 96.2％，S0.020％,P0.018％的大理石40Kg；
含CaF2 96.51％,SiO21.32％，CaCO31.15％，S0.030％，P0.028％,的萤石21Kg；
含SiO2 97.53％，CaO 0.38％,S0.023％，P0.026的硅微粉5.4Kg；
含TiO2 95.780％,S0.022％，P0.018％的金红石95 5Kg；
含Mn 80.12％,C0.72％,P0.015％,S0.028％,Si0.62％,的中碳锰铁4.4Kg；
含S 0.08％的CMC 0.6Kg；
含：干基Na2CO399.3％，干基NaCl0.52％,Fe0.0028％的碱面2Kg；
含Si 44.52％，P0.03％，S0.015％，Mn0.61％的低硅硅铁5.4Kg；
含Ni 99.8％，C0.020％，S0.01％，P0.01％的镍粉2Kg；
含Cr63.1％,C8.12％,P0.030％,S0.028％,Si2.3％的高碳铬铁4Kg；
含Mo 55.3％，Si0.48％，S0.09％，P0.027％，C0.034％，Cu0.20％，Sn0.020％，Sb0.020％的钼铁2Kg；
含C82.0％，水份1.6％，挥发份2.8％的石墨2Kg；
含Fe 98.2％，Si0.04％，S0.012％，P0.016％，C0.020％，Mn0.13％,氢损0.20％的铁粉40.30 12Kg；
含ZrO299.70％，S0.010％，P0.010％的二氧化锆2Kg。
将上述粉料搅拌均匀后，加入高模钾钠(2:1)水玻璃为浓度41.5-42.5°Bé钾钠水玻璃22Kg，然后送入油压机内将其果腹与焊芯上，再经低温烘焙温度为50℃-70℃，中温烘焙温度为100℃-150℃，高温烘焙温度为360℃-380℃。
将所得耐磨堆焊焊条进行焊接试验，电弧稳定、熔渣流动性好、飞溅小、脱渣优良、成型美观，无裂纹等。
熔敷金属经913℃*8h空冷+885℃*8h液体淬火+676℃*5h炉冷热处理后成分：C0.29％、Mn 1.10％、Si 0.55％、S 0.012％、P 0.015％、Cr 0.77％、Ni 0.68％、Mo 0.35％、Cu 0.022％，余量为不可避免地杂质。
HB硬度：246、263、275、246、266、251、268、274、242、243。
实施例2
本实施例除药皮中各成分重量不同外，其余与实施例1均相同。
药皮中各成分重量如下：含CaCO3 96.2％，S0.020％,P0.018％的大理石38Kg；
含CaF2 96.51％,SiO21.32％，CaCO31.15％，S0.030％，P0.028％,的萤石20Kg；
含SiO2 97.53％，CaO 0.38％,S0.023％，P0.026的硅微粉5Kg；
含TiO2 95.780％,S0.022％，P0.018％的金红石95 5.2Kg；
含Mn 80.12％,C0.72％,P0.015％,S0.028％,Si0.62％,的中碳锰铁4Kg；
含S 0.08％的CMC 0.6Kg；
含：干基Na2CO399.3％，干基NaCl0.52％,Fe0.0028％的碱面2Kg；
含Si 44.52％，P0.03％，S0.015％，Mn0.61％的低硅硅铁5Kg；
含Ni 99.8％，C0.020％，S0.01％，P0.01％的镍粉2Kg；
含Cr63.1％,C8.12％,P0.030％,S0.028％,Si2.3％的高碳铬铁4.2Kg；
含Mo 55.3％，Si0.48％，S0.09％，P0.027％，C0.034％，Cu0.20％，Sn0.020％，Sb0.020％的钼铁2.5Kg；
含C82.0％，水份1.6％，挥发份2.8％的石墨2Kg；
含Fe 98.2％，Si0.04％，S0.012％，P0.016％，C0.020％，Mn0.13％,氢损0.20％的铁粉40.30 10Kg；
含ZrO299.70％，S0.010％，P0.010％的二氧化锆2Kg
将所得耐磨堆焊焊条进行焊接试验，电弧稳定、熔渣流动性好、飞溅小、脱渣优良、成型美观，无裂纹等。
熔敷金属经913℃*8h空冷+885℃*8h液体淬火+676℃*5h炉冷热处理后成分：C0.30％、Mn 1.03％、Si 0.52％、S 0.011％、P 0.018％、Cr 0.78％、Ni 0.68％、Mo 0.38％、Cu 0.021％，余量为不可避免地杂质。
HB硬度：245、264、272、246、262、253、262、270、241、244。
以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种耐磨堆焊焊条，其特征在于：所述焊条由焊芯和裹覆于焊芯表面的药皮组成，所述焊芯包括以下重量百分比的成分：
C≤0.10wt％；
Mn：0.40-0.60wt％；
Si≤0.030wt％；
S≤0.025wt％；
P≤0.025wt％；
所述药皮包括以下重量百分比的成分：
大理石：32.0％-42％；
萤石：15.0-20.0％；
硅微粉：2.0％-5.0％；
金红石95：3.0％-5.0％；
中碳锰铁：3.0％-5.0％；
CMC：0.1％-1.0％；
碱面：0.1％-1.0％；
低硅硅铁：2.0％-5.0％；
镍粉：1.0％-3.0％；
高碳铬铁：2.0％-5.0％；
钼铁：1.0％-3.0％；
石墨：2.0％-5.0％；
铁粉40.30：8.0％-15.0％；
二氧化锆：1.0％-3.0％。
2.根据权利要求1所述的耐磨堆焊焊条，其特征在于：所述药皮重量为焊芯重量的30-40％。
3.根据权利要求1或2所述的耐磨堆焊焊条，其特征在于：所述药皮中各个成分具体组成为：
大理石：CaCO3≥96.0％,S≤0.030％,P≤0.030％；
萤石：CaF2≥95.0％，SiO2≤3.0％，CaCO3≤1.5％，S≤0.050％，P≤0.050％；
硅微粉：SiO2≥97.0％，CaO≤0.50％，S≤0.040％，P≤0.040％；
金红石95：TiO2≥95.0％，S≤0.03％，P≤0.03％；
中碳锰铁：Mn≥78％,C≤1.50％,P≤0.020％,S≤0.030％,Si≤1.50％；CMC:S≤0.10％；
碱面：干基Na2CO3≥99.2％，干基NaCl≤0.70％,Fe≤0.0035％；
低硅硅铁：Si为42.0-47.0％，P≤0.040％，S≤0.020％，Mn≤0.70％；
镍粉：Ni≥98.0％，C≤0.025％，S≤0.01％，P≤0.01％；
高碳铬铁：Cr≥60％,C为7.50-8.50％,P≤0.040％,S≤0.040％,Si≤3.0％；
钼铁：Mo≥55.0％，Si≤1.0％，S≤0.05％，P≤0.080％，C≤0.150％，Cu≤0.50％，Sn≤0.060％，Sb≤0.050％；
石墨：C≥80.0％，水份≤2.0％，挥发份≤3.6％；
铁粉40.30：Fe≥98.0％，Si≤0.150％，S≤0.020％，P≤0.020％，C≤0.050％，Mn≤0.40％,氢损≤0.50％；
二氧化锆：ZrO2≥99.50％，S≤0.010％，P≤0.010％。
4.根据权利要求1所述的耐磨堆焊焊条，其特征在于：所述药皮的重量份数为：
含CaCO3 96.2％，S 0.020％,P 0.018％的大理石40份；
含CaF2 96.51％,SiO2 1.32％，CaCO3 1.15％，S 0.030％，P 0.028％的萤石21份；
含SiO2 97.53％，CaO 0.38％,S 0.023％，P 0.026的硅微粉5.4份；
含TiO2 95.780％,S 0.022％，P 0.018％的金红石95 5份；
含Mn 80.12％,C 0.72％,P 0.015％,S 0.028％,Si 0.62％,的中碳锰铁4.4份；
含S 0.08％的CMC 0.6份；
含干基Na2CO399.3％，干基NaCl0.52％,Fe0.0028％的碱面2份；
含Si 44.52％，P 0.03％，S 0.015％，Mn 0.61％的低硅硅铁5.4份；
含Ni 99.8％，C 0.020％，S 0.01％，P 0.01％的镍粉2份；
含Cr 63.1％,C 8.12％,P 0.030％,S 0.028％,Si 2.3％的高碳铬铁4份；
含Mo 55.3％，Si 0.48％，S 0.09％，P 0.027％，C 0.034％，Cu 0.20％，Sn 0.020％，Sb 0.020％的钼铁2份；
含C 82.0％，水份1.6％，挥发份2.8％的石墨2份；
含Fe 98.2％，Si 0.04％，S 0.012％，P 0.016％，C 0.020％，Mn 0.13％,氢损0.20％的铁粉40.30 12份；
含ZrO2 99.70％，S0.010％，P 0.010％的二氧化锆2份。
5.根据权利要求1所述的耐磨堆焊焊条，其特征在于：所述药皮成分为：
含CaCO3 96.2％，S 0.020％,P 0.018％的大理石38份；
含CaF2 96.51％,SiO2 1.32％，CaCO3 1.15％，S 0.030％，P 0.028％的萤石20份；
含SiO2 97.53％，CaO 0.38％,S 0.023％，P 0.026的硅微粉5份；
含TiO2 95.780％,S 0.022％，P 0.018％的金红石95 5.2份；
含Mn 80.12％,C 0.72％,P 0.015％,S 0.028％,Si 0.62％,的中碳锰铁4份；
含S 0.08％的CMC 0.6份；
含干基Na2CO3 99.3％，干基NaCl 0.52％,Fe 0.0028％的碱面2份；
含Si 44.52％，P 0.03％，S 0.015％，Mn 0.61％的低硅硅铁5份；
含Ni 99.8％，C 0.020％，S 0.01％，P 0.01％的镍粉2份；
含Cr 63.1％,C 8.12％,P 0.030％,S 0.028％,Si 2.3％的高碳铬铁4.2份；
含Mo 55.3％，Si 0.48％，S 0.09％，P 0.027％，C 0.034％，Cu 0.20％，Sn 0.020％，Sb 0.020％的钼铁2.5份；
含C 82.0％，水份1.6％，挥发份2.8％的石墨2份；
含Fe 98.2％，Si 0.04％，S 0.012％，P 0.016％，C 0.020％，Mn0.13％,氢损0.20％的铁粉40.30 10份；
含ZrO2 99.70％，S 0.010％，P 0.010％的二氧化锆2份。
6.权利要求1-5任一所述的耐磨堆焊焊条的制备方法，其特征在于：具体步骤为：将所述焊条原材料用V型搅拌机干混均匀后，加入重量为药皮重量的18％-24％的水玻璃经“双S”型搅拌锅混合均匀，然后送入油压机内将其裹附与焊芯上，在再经过低温和高温烘烤即得。
7.根据权利要求6所述的耐磨堆焊焊条的制备方法，其特征在于：所述水玻璃为高模钾钠水玻璃，浓度为41.5-42.5°Bé，其中钾钠的质量比为2:1，所述低温烘焙温度为50℃-70℃，中温烘焙温度为100℃-150℃，高温烘焙温度为360℃-380℃。
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