CN113458649B - 一种含碳化钛颗粒的自保护药芯焊丝 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种含碳化钛颗粒的自保护药芯焊丝，其药芯成分比例要求如下：C：4.5～8.0％，金属Si：1.0～5.0％，金属Mn：1.0～5.0％，Cr：15.0～22.0％，Ti：25.0～37.5％，Mo：1.5～3.0％，V：0.2～2.5％，氟硅酸钾≦2％，余量：Fe。本发明的熔敷金属因细碳化钛组织均匀分布于含铬马氏体的硬质基础中，而具有优良的韧性及耐磨耗性，适用于工作环境为承受冲击力及高磨耗性工件的硬面覆面焊。

Description

一种含碳化钛颗粒的自保护药芯焊丝
技术领域
本发明属于焊接材料领域，具体涉及一种含碳化钛颗粒的自保护药芯焊丝，适用于工作环境为冲击力及高磨耗性之工件的硬面覆面焊。
背景技术
一般用于表面需具有高耐磨耗性能工件的覆面焊接，通常是使用高碳高铬的碳化铬型硬面焊丝，其熔敷金属虽然耐磨耗性极佳，但耐冲击性不好，焊道有收缩裂纹，因而容易剥落。业界也对此有很多研究，力图能够提高耐磨耗件的耐冲击性。
如专利申请CN201110201549.3碳化钛陶瓷增强高铬铸铁明弧自保护药芯焊丝，其药芯成分为高碳铬铁60～70％、高碳锰铁1～2％、硅铁1～3％、钒铁1～3％、钼铁1～3％、碳化钛2～8％、石墨15～25％、铝镁1～2％，目的在于提供一种硬度高、耐磨性好、不易剥落的自保护药芯焊丝。
专利CN201510075163.0碳化钛型自保护耐磨堆焊药芯焊丝及其制备方法，其药芯组成为：Cr 20-25％，C 5-7％，TiC 7-10％，Mn 5-8％，CaF2 15％-20％，SiO2 7-10％，TiO24-8％，CaCO3 4-7％，Li2CO3 5-8％，Al-Mg粉7-10％，其余为铁。该专利可用于增强材料表面耐磨性或对磨损材料进行修复。
但现有技术中，对于需承受高冲击力和高磨耗性要求的工件，焊接材料的品质仍有很大提升空间，耐冲击性仍然很难与耐磨性同时兼具。
发明内容
为克服上述技术缺陷，本发明提供了一种含碳化钛颗粒的自保护药芯焊丝，其熔敷金属除了耐磨耗性佳，耐冲击性能也很好，焊道不会有收缩裂纹，不易剥落，具有优良的韧性及耐磨耗性。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种含碳化钛颗粒的自保护药芯焊丝，由碳钢外皮包覆药芯组成，药芯占自保护药芯焊丝的重量比例为38～42％；所述药芯的组成成分如下：C：4.5～8.0％，Si：1.0～5.0％，Mn：1.0～5.0％，Cr：15.0～22.0％，Ti：25.0～37.5％，Mo：1.5～3.0％，V：0.2～2.5％，氟硅酸钾≦2％，余量：Fe。
其中，所述自保护药芯焊丝的熔敷金属成分及含量如下：C：1.5～2.5％，Si：0.5～2.0％；Mn：0.5～2.0％；Cr：5.0～7.0％，Ti：4.0～6.0％，Mo：0.5～1.0％，V：0.1～1.0％，余量：Fe。
优选的，所述药芯占自保护药芯焊丝的重量比例为38.4～41.5％；所述药芯的组成成分如下：C：4.63～7.46％，Si：1.26～4.26％，Mn：1.70～4.20％，Cr：16.2～21.6％，Ti：28.0～36.6％，Mo：1.86～2.54％，V：0.50～1.51％，氟硅酸钾≦1.2％，余量：Fe。
优选的，所述药芯的组成成分如下：C：6.52％，Si：2.64％，Mn：4.20％，Cr：18.2％，Ti：36.6％，Mo：1.86％，V：1.49％，氟硅酸钾：1.2％，余量：Fe。
本发明焊丝中含有适当量的C、Cr、Ti、Mo、V，其熔敷金属为含有均匀分布的碳化钛组织的含铬马氏体。熔敷金属的硬度高，熔敷金属组织微细化，改良了韧性及耐龟裂性。
熔敷金属适当的C含量，可使焊道具有高硬度的含铬马氏体基础及适当含量的碳化钛。C含量小于1.5％时，基础硬度偏低，碳化钛含量少；C含量大于2.5％时也会使基础硬度低。C的来源可为石墨、金属的碳化物或金属的高碳铁。
熔敷金属适当的Si含量具有脱氧的效果，可净化熔敷金属，Si小于0.6％时不能有效地发挥此效果；Si大于2％时，熔敷金属中Si的固溶量增大，韧性下降，对耐龟裂性有不良的影响。Si的来源可为金属硅、硅铁或碳化硅。
熔敷金属中适当的Mn含量，跟上述的Si一样都具有脱氧的效果，可净化熔敷金属。Mn小于0.5％时，不能有效地发挥此效果；Mn大于2％时，熔敷金属中产生过多的奥氏体组织，对硬度及耐龟裂性都有不良的影响。Mn的来源可为电解锰或锰铁。
熔敷金属适当的Cr含量，可使熔敷金属的基础为高硬度的马氏体组织。Cr含量小于5.0％时，作为基础的马氏体组织的硬度降低；Cr含量大于7.0％，同样地，马氏体组织硬度也会降低。Cr的来源可为金属铬、铬铁或碳化铬。
熔敷金属适当的Ti含量，可使适当量的细碳化钛颗粒分布在含铬马氏体中，由于碳化钛的超高硬度颗粒而使熔敷金属有非常良好的耐磨性。Ti含量小于4.0％，碳化钛的数量少，耐磨耗性偏低：Ti含量高于6.0％时，熔敷金属的龟裂纹感性上升，甚至焊接时，焊道就产生裂纹。Ti的来源可为金属钛、钛铁或碳化钛。
熔敷金属适当的Mo含量，Mo固溶于熔敷金属中，可适当地增加熔敷金属的硬度及耐磨耗性。Mo小于0.5％，此效果不明显：Mo大于1.0％时，熔敷金属的硬度下降。Mo的来源可为金属钼或钼铁。
熔敷金属适当的V含量，熔敷金属的高硬度化及可防止熔金凝固时高温龟裂。V小于0.1％时，效果不明显；V大于1.0％时，耐龟裂性下降。V的来源可为钒铁或碳化钒。
药芯中微量的氟硅酸钾可作为电弧稳定剂。
本发明焊丝的熔敷金属为含铬马氏体中包含均匀分布的碳化钛组织，这使得熔敷金属具有优良的韧性及耐磨耗性，适用于工作环境为承受冲击力及高磨耗性工件的硬面覆面焊。例如：破碎辊、破碎槌、沥青搅拌刀、农用工具、挖土机齿耙、推土机斗刃边、甘蔗刀和绞碎刃等。
具体实施方式
为更好理解本发明，下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
实施例1～5是本发明含碳化钛颗粒的自保护药芯焊丝，由碳钢外皮包覆药芯焊丝组成。
其中，本发明所使用的碳钢带外皮的成分及含量如表1：
表1钢带外皮成分(wt％)
C Si Mn P S Ni Cr Mo Cu
0.024 0.005 0.213 0.0064 0.0019 0.012 0.012 0.001 0.005
在使用的实施例中，钢带的厚度为0.4mm，宽度为17.7mm，覆面焊接测试之焊接板材厚度16mm碳钢板。
测试焊丝线径2.8mm，焊接电流380A，电压30V，焊接速度350mm/min。
本发明的实施例1～5及比较例6～19的药芯成分比例如表2：
表2药芯成分比例(wt％)
Figure BDA0003156582290000051
Figure BDA0003156582290000061
本发明的实施例1～5及比较例6～19的熔敷金属成分及含量如表3：
表3焊丝熔敷金属成分(wt％)
Figure BDA0003156582290000062
Figure BDA0003156582290000071
实施例及比较例性能测试结果见表4：
表4性能测试结果
Figure BDA0003156582290000072
Figure BDA0003156582290000081
备注：○良好×不佳
表2、表3及表4所列的案例1～5为本发明的实施例，焊道外观、熔敷金属硬度、落球试验、磨耗量等评价项目都相当良好，符合相关要求。
案例6～19为相关的比较例。案例6熔敷金属C含量太低，硬度低，磨耗量高。案例7熔敷金属C含量太高，硬度也偏低，磨耗量高。案例8熔敷金属Si含量太低，焊道偶有凹坑，外观不良。案例9熔敷金属Si含量太高，焊道的韧性下降，对耐龟裂性有不良影响。落球试验之裂纹稍多。案例10熔敷金属Mn含量太低，焊道偶有凹坑。案例11熔敷金属Mn含量太高，硬度偏低，磨耗量稍高。案例12熔敷金属Cr含量太低，硬度低，磨耗量稍高。案例13熔敷金属Cr含量太高，硬度也低，磨耗量高。案例14熔敷金属Ti含量太低，硬度偏低，磨耗量稍高。案例15熔敷金属Ti含量太高，焊道表面有裂纹，落球试验之裂纹多。案例16熔敷金属Mo含量太低，硬度稍低，磨耗量稍多。案例17熔敷金属Mo含量太高，硬度偏低，磨耗量稍高。案例18熔敷金属V太低，硬度偏低，磨耗量稍高。案例19熔敷金属V太高，焊道表面有裂纹，落球试验之裂纹多。
本发明的自保护药芯焊丝，其熔敷金属因细碳化钛组织均匀分布于含铬马氏体硬质基础中，而具有优良的韧性及耐磨耗性，适用于工作环境为承受冲击力及高磨耗性工件的硬面覆面焊。例如：破碎辊、破碎槌、沥青搅拌刀、农用工具、挖土机齿耙、推土机斗刃边、甘蔗刀和绞碎刃等。
以上所述实施例仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种含碳化钛颗粒的自保护药芯焊丝，其特征在于，所述自保护药芯焊丝由碳钢外皮包覆药芯组成，药芯占自保护药芯焊丝的重量比例为38～42％；所述药芯的组成成分如下：C：4.5～8.0％，Si：1.0～5.0％，Mn：1.0～5.0％，Cr：15.0～22.0％，Ti：25.0～37.5％，Mo：1.5～3.0％，V：0.2～2.5％，氟硅酸钾≦2％，余量：Fe；
所述自保护药芯焊丝的熔敷金属成分及含量如下：C：1.5～2.5％，Si：0.5～2.0％；Mn：0.5～2.0％；Cr：5.0～7.0％，Ti：4.0～6.0％，Mo：0.5～1.0％，V：0.1～1.0％，余量：Fe。
2.如权利要求1所述的含碳化钛颗粒的自保护药芯焊丝，其特征在于，所述药芯占自保护药芯焊丝的重量比例为38.4～41.5％；所述药芯的组成成分如下：C：4.63～7.46％，Si：1.26～4.26％，Mn：1.70～4.20％，Cr：16.2～21.6％，Ti：28.0～36.6％，Mo：1.86～2.54％，V：0.50～1.51％，氟硅酸钾≦1.2％，余量：Fe。
3.如权利要求1所述的含碳化钛颗粒的自保护药芯焊丝，其特征在于，所述药芯的组成成分如下：C：6.52％，Si：2.64％，Mn：4.20％，Cr：18.2％，Ti：36.6％，Mo：1.86％，V：1.49％，氟硅酸钾：1.2％，余量：Fe。
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