CN114535567B - 一种堆焊用高钒高硼合金的复合粉粒及其应用方法 - Google Patents

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Abstract

一种堆焊用高钒高硼合金的复合粉粒，采用粉末组分过筛称量、粉末干混、向混合粉末添加液态粘结剂湿混、湿粉体旋转粘合造粒、热风吹干、低温烧结、筛分的步骤而制成粒度10目～15目的复合粉粒，以H08A实心焊丝作为电弧载体，进行埋弧堆焊，使复合粉粒熔体和实心焊丝熔滴熔合为一体化堆焊熔池，凝固形成包含显微硬度均值高达1844HV以上的V3B2相的高钒高硼合金。所制备高硼合金的主耐磨相包含块状V3B2相、M2B相(M＝Fe，V，Cr)和VC相，体积分数高达60％以上，变态共晶的体积分数低于10％。该高钒高硼合金复合粉粒可应用于耐高温低应力磨粒磨损工况的零部件堆焊耐磨合金层，如破碎高温矿渣的单辊破碎机的齿头。

Description

一种堆焊用高钒高硼合金的复合粉粒及其应用方法
技术领域
本发明属于耐磨堆焊技术领域，具体涉及一种堆焊用高钒高硼合金的复合粉粒及其应用方法。
背景技术
高硼合金用作耐磨损零件材料，主要因之兼具良好的经济性和较高的耐磨性。该合金制备方法主要有：砂型铸造、热扩渗和堆焊。砂型铸造因铸件结构大且壁厚，而高硼合金脆性偏大，实际可加入的硼及其他合金化元素量偏少，可制备的高硼合金种类较为有限。热扩硼合金需对工件加热至850～900℃并持续5小时而使硼原子扩散至内表层，工件的变形大，但渗层只有0.5mm不到，偏薄，对于服役工况恶劣的磨粒磨损工况工件来说，渗层很快被磨光而导致使用寿命偏短。
作为一种可靠的表面工程技术，堆焊工艺可用来制备高硼合金。高硼合金普遍具有良好的自熔性，即自脱氧性，其焊缝成型美观，但开裂倾向大，一般用于低应力磨粒磨损工况。堆焊工艺最为一个突出优点是可以集中数量较多的合金组元去构造一种新型的耐磨合金。由于只是工件表层需要高合金组分的耐磨合金制备，本体材料仍采用低碳钢或者低合金钢，因而工件的总材料成本较整体铸造成型偏低。此外，低碳钢等本体工件铸造工艺成熟，即使工件表面高合金层磨损后又可重新堆焊，迅速恢复其耐磨性能，这使堆焊工艺在耐磨领域得到了较为广泛的应用。
然而，作为一种工业用耐磨合金，高硼合金的熔点普遍较高铬合金偏低，致使耐高温的低应力磨粒磨损工况条件下未被考虑使用。但是，硼合金熔体以其良好的流动性，在铸造、粉末冶金及钎焊成型的高温合金中得到一定的研究及应用，这是高铬、TiC增强等耐磨合金所不具备的突出优点，主要的合金系统有Fe-Cr-Mo-B等。一般来说，高硼合金的主要耐磨相为初生Fe2B相，形态呈四边形块状或者板条状，按照其合金化的要求可固溶入一定的合金化元素，主要为Cr，即形成复合(Fe,Cr)2B相，铬含量高时也可析出CrFeB相，但不会析出Cr2B。这是因为，耐磨堆焊材料，如药芯焊丝、药皮焊条等，目前尚无法以100％的铬和硼组分的方式，总会存在50％以上的铁组分，这是难以避免的；高硼合金一般存在30％以上的变态共晶((α-Fe+Fe3(C,B))，这使之熔点偏低，导致所堆焊高硼铁基合金难以在耐高温的低应力磨粒磨损工况下持续服役，致使其成型优良的优点未能得到利用。
发明内容
本发明的目的之一在于针对目前高硼堆焊材料存在的上述缺陷，提供一种堆焊用高钒高硼合金的复合粉粒。
本发明上述目的通过下述技术方案实现：一种堆焊用高钒高硼合金的复合粉粒，采用粉末组分过筛称量、粉末干混、向混合粉末添加液态粘结剂湿混、湿粉体旋转粘合造粒、湿粉粒热风吹干、低温烧结、筛分的步骤而制成粒度10目～15目的复合粉粒；
所述复合粉粒所含粉末组分的重量百分含量分别为：55～60％的含钒量50％的钒铁(FeV50-A)；18～20％的碳化硼含量99％以上的碳化硼(B4C)；8～12％的含铬量99％以上的金属铬(Cr)；2～3％的含硅量40～47％的硅铁(FeSi45-A)；2～3％的含锰量为78～85％、含碳量为1.5％的中碳锰铁(FeMn80C1.5-A)；1～1.5％的含铝量不低于99％的铝粉(Al)；余量为含铁量不低于98％的还原铁粉(Fe)。
进一步，复合粉粒所含粉末组分中的钒铁、碳化硼、金属铬、硅铁、中碳锰铁、还原铁粉的粉末过60目筛，铝粉过300目筛后称量。
进一步，向混合粉末添加的液态粘结剂为波美度30～40和模数3.0～3.3的硅酸钠型水玻璃。
进一步，硅酸钠型水玻璃以20～25ml水玻璃/100g混合粉末的方式添加入混合粉末进行湿混。
进一步，湿粉粒热风吹干的温度为40～60℃，吹干时间为3～6分钟。
进一步，复合粉粒在280～320℃低温烧结并保温2～4小时后出炉。
本发明目的之二在于提供上述高钒高硼合金的复合粉粒的应用方法，即：焊前将复合粉粒预置于焊道，以直径Φ2.5mm的H08A实心焊丝作为电弧载体，采用直流电源反接法进行埋弧堆焊，使复合粉粒熔体和实心焊丝熔滴熔合为一体化堆焊熔池，凝固形成包含显微硬度均值高达1800HV以上的V3B2相的高钒高硼合金；所述高钒高硼合金的填粉率(填粉率＝复合粉粒重量/(复合粉粒重量+实心焊丝熔化重量))为0.40～0.45。
进一步，堆焊电流控制值为430～450A，小车行走速度15～17m/h。
进一步，埋弧焊用焊剂为熔炼焊剂HJ260。
本发明的一种堆焊用高钒高硼合金的复合粉粒及其应用方法，所制备高硼合金的主耐磨相包含块状二硼化三钒/V3B2相、板条状初生硼化二金属元素/M2B相(M包括Fe、V、Cr等合金化元素)和颗粒状碳化钒/VC相。该高钒高硼合金组织为典型的过共晶结构，可应用于耐高温低应力磨粒磨损工况的零部件堆焊耐磨层，如破碎高温矿渣的单辊破碎机的齿头。
与现有技术相比，本发明具有如下创新点和有益效果：
(1)主耐磨相包含V3B2相：目前的研究结果表明，V3B2相在粉末冶金制备的含硼合金组织文献有所涉及，很少出现在焊接材料所制备的耐磨合金，除晶体结构以外，对形态描述和性能研究尚未看到相关的堆焊文献。该高钒高硼合金的显微硬度测试结果显示，该合金块状相的显微硬度平均值可达1844HV0.2，远高于一般高硼合金的初生(Fe,Cr)2B相显微硬度值900～1300HV，已超过CrB2的1800HV，而其硼含量则明显低于CrB2，这对改善高硼合金的韧性非常有利。该型化合物是在堆焊条件下制备而成，而非采用真空烧结的方式制备，与之相比，堆焊制备工艺更为简单且快速，这也为制备包含V3B2相的耐磨合金提供一种新方法。
(2)耐磨M2B相的合金化方式不同：耐磨M2B相的合金化元素主要有Fe、V、Cr等合金化元素，即(Fe,V,Cr)2B相，其中V的合金化元素可达6％(原子百分量)，是其中Cr合金化元素2.5％的两倍多，并非传统的Fe、Cr的合金化元素。主要利用钒与硼原子亲和力比Cr和Fe与B原子大的特点，牢固将大部分硼原子含量团聚在钒原子四周，从而在Cr合金化元素含量低的条件下仍然析出大量的块状或者板条状M2B相，显著减少其堆焊熔体析出共晶Fe3(B,C)相的数量，从而提高该高硼合金的韧性。
(3)高硼合金中碳化物的存在形式不同：由于所述高钒高硼合金加入了高达20％重量分数的B4C，这使得该高硼合金脆性特别大，极易形成剥离性的裂纹，因而必须严格控制共晶Fe3(B,C)的析出数量。本发明的高钒高硼的复合粉粒加入了大量的强碳化物形成元素—钒，利用大量VC颗粒析出，不仅增强该高钒高硼合金的耐磨性，而且控制了共晶化合物Fe3(B,C)的析出数量，从而提高该合金的韧性，使之埋弧堆焊后，焊道未出现纵向裂纹。
(4)主耐磨相种类多且微区显微硬度高：与传统高硼合金仅有主耐磨(Fe,Cr)2B相所不同的是，该高钒高硼合金包括(Fe,V,Cr)2B相、V3B2相和VC相，三者组成的主耐磨相体积分数可达60％以上，其中(V3B2+VC)相的体积分数可达15％以上，而VC的显微硬度可达2800HV，熔点2830℃，热稳定性高，且固碳能力强，从而使之变态共晶(α-Fe+Fe3(B,C)析出的体积分数控制在10％以下，并使该区域的显微硬度均值高达1105HV0.2，已经达到了一般高硼合金主耐磨(Fe,Cr)2B相的显微硬度数值范围，远高于一般600～850HV的共晶组织显微硬度范围。
(5)主耐磨相的熔点高：从Fe-B二元相图可知，Fe2B的最高熔化温度1389℃，Cr2B的最高熔化温度1870℃，即(Fe,V，Cr)2B的熔点预计在1389℃～1870℃之间；V-B二元系相图显示V3B2的最高熔化温度1925℃，Fe-B二元系和Fe-C二元系共晶反应的温度线分别为1174℃和1148℃。由于该堆焊熔体所含大部分C原子均被VC固定，大部分B原子被(Fe,V,Cr)2B相和V3B2相固定下来，因而该高钒高硼合金可应用于800℃以下的耐高温低应力磨粒磨损零件的堆焊耐磨合金层。
(6)该复合粉粒堆焊焊缝成型美观：与高TiC体积分数耐磨合金不同的是，该高钒高硼合金堆焊熔体的流动性好，无论是埋弧堆焊，还是自保护明弧堆焊，均可以顺利获得成型美观和表面平整的堆焊焊缝，焊后无需打磨，减少清理工作量。
附图说明
图1为本发明高钒高硼复合粉粒埋弧堆焊合金的组织形态图。
图2为图1所示本发明高钒高硼复合粉粒埋弧堆焊合金的相组成图。
图3为对比例1中低钒高硼复合粉粒埋弧堆焊合金的组织形态图。
图4为图3所示对比例1中低钒高硼复合粉粒埋弧堆焊合金的相组成图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的描述。
本发明的一种堆焊用高钒高硼合金的复合粉粒及其应用方法，采用粉末组分过筛称量、粉末干混、向混合粉末添加液态粘结剂湿混、湿粉体旋转粘合造粒、湿粉粒热风吹干、低温烧结、筛分的步骤而制成粒度10目～15目的复合粉粒，以H08A实心焊丝作为焊接材料，选用直流电源反接法，进行埋弧堆焊，使复合粉粒熔体和实心焊丝熔滴熔合为一体化熔池，获得了包含显微硬度均值高达1800HV以上的V3B2相的高钒高硼合金；
所述复合粉粒所含粉末组分的重量百分含量分别为：55～60％的含钒量50％的钒铁(FeV50-A)；18～20％的碳化硼含量99％以上的碳化硼(B4C)；8～12％的含铬量99％以上的金属铬(Cr)；2～3％的含硅量40～47％的硅铁(FeSi45-A)；2～3％的含锰量为78～85％、含碳量为1.5％的中碳锰铁(FeMn80C1.5-A)；1～1.5％的含铝量不低于99％的铝粉(Al)；余量为含铁量不低于98％的还原铁粉(Fe)；
在称量混合粉末组分之前，先将钒铁、碳化硼、金属铬、硅铁、中碳锰铁、还原铁粉等粉末组分过60目筛，铝粉过300目筛；然后按照复合粉粒所含的粉末组成配比进行称量，随后将所有称量好的粉末组分放入同一容器内，充分搅拌以使之混合均匀，形成混合粉末。
接着，以每次5ml硅酸钠型水玻璃的方式，向上述混合粉末中添加波美度30～40和模数3.0～3.3的硅酸钠型水玻璃，不断搅拌，使水玻璃和混合粉末均匀浸润，直至每100g混合粉末添加20～25ml硅酸钠型水玻璃，静置10～20分钟，形成湿粉体；然后将该湿粉体以每秒4～7转的速度转动，并轻轻上下振动盛有粉体的容器，使湿粉体转动并粘合为复合粉粒。
继续，捣碎大的颗粒，并不断转动容器，直至所有颗粒尺度基本一致，形态近似球形；同时，用电吹风将湿粉粒表面加热至40～60℃，持续时间3～6分钟，以去除粉粒表层的水分，直至全部粉粒转动时均可发出“哗哗”的声音，这表明复合粉粒之间基本无粘连现象。
继续，将该盛有复合粉粒的容器放入烧结炉中升温至280～320℃，保温2～4小时后出炉。最后，将出炉后的复合粉粒先过10目筛，去除大于10目的粉粒；再将之过15目筛，去除小于15目的粉粒，最终获得粒度10目～15目的复合粉粒。
然后，在长度160mm×宽度75mm×厚度16mm的Q235A钢板上，设置自动焊机堆焊工艺参数，并使每次堆焊参数不变；采用直径Φ2.5mm的H08A实心焊丝作为电弧载体；在焊道上，预置上述烧结筛分后的复合粉粒，调整预置粉粒层高度和宽度，并使之均匀堆放以及调控该堆焊合金的填粉率为0.40～0.45；然后在上面覆盖一层厚10～15mm的熔炼焊剂HJ260颗粒。
堆焊之前，将自动焊机ZD5-1000E的接线和极性设置为直流反接，电流设置值为430～450A，电弧电压25～30V，焊丝干伸长25～30mm，小车行走速度15～17m/h，每次每层堆焊工艺参数不变。
以复合粉粒和H08A实心焊丝为焊接材料进行埋弧堆焊，使该复合粉粒熔体和H08A实心焊丝熔滴熔合为一体化堆焊熔池，待堆焊熔池空冷凝固后形成第一层焊缝，敲渣，露出白色平整的堆焊焊缝；然后以同样的方式堆焊第二层。
基于此，一种堆焊用高钒高硼合金的复合粉粒及其应用方法的设计原理可概括为：先制备粒度10～15目的复合粉粒，然后以该复合粉粒和实心焊丝作为焊接材料；优化配置复合粉粒配方组分及含量，严格控制致脆变态共晶数量，不断提高该堆焊合金韧性和熔点，并使该高钒高硼复合粉粒堆焊合金析出包括(Fe,V,Cr)2B相、V3B2相和VC相的组成且体积分数高达60％以上的主耐磨相的组织结构的堆焊合金。
实施例1
称量之前，先将钒铁、碳化硼、金属铬、硅铁、中碳锰铁和还原铁粉等粉末组分均过60目筛，铝粉过300目筛。该复合粉粒所含粉末组分的组成配比(重量百分比)为：钒铁60％、碳化硼20％、金属铬8％、硅铁2％、中碳锰铁3％、铝粉1％、还原铁粉6％。按上述复合粉粒所含粉末组分的配比要求称取钒铁、碳化硼、金属铬、硅铁、中碳锰铁、铝粉和还原铁粉等粉末组分；然后将所有称量好的上述粉末组分放入同一容器内，充分搅拌以使之均匀混合，形成混合粉末。
接着，以每次5ml硅酸钠型水玻璃的方式，向上述混合粉末中添加波美度30和模数3.3的硅酸钠型水玻璃，不断搅拌，使水玻璃和混合粉末均匀浸润，直至每100g混合粉末添加25ml硅酸钠型水玻璃，静置15分钟，形成湿粉体；然后将该湿粉体以每秒4～7转的速度转动，并轻轻上下振动盛有粉体的容器，使湿粉体转动并粘合为复合粉粒。
继续，捣碎大的颗粒，并不断转动容器，直至所有颗粒尺度基本一致，形态近似球形；同时，用电吹风将湿粉粒表面加热至40～60℃，持续时间3～6分钟，以去除粉粒表层的水分，直至全部粉粒转动时均可发出“哗哗”的声音。
继续，将上述复合粉粒放入烧结炉中升温至300℃，保温4小时后出炉。然后，该烧结好的复合粉粒先过10目筛，去除大于10目的大颗粒；再过15目筛，去除小于15目的小颗粒，最终获得粒度10～15目的复合粉粒。
最后，在长度160mm×宽度75mm×厚度16mm的Q235A钢板上，采用直径Φ2.5的H08A实心焊丝作为电弧载体；预置上述筛分后的复合粉粒，调整预置粉粒层高度和宽度，使之均匀堆放以及控制该堆焊合金填粉率为0.42，然后在上面覆盖一层厚10～15mm的熔炼焊剂HJ260粉粒。
堆焊之前，将自动焊机ZD5-1000E的接线和极性设置为直流反接，堆焊工艺参数如表1所示。
表1 复合粉粒和实心焊丝埋弧堆焊工艺参数
以该复合粉粒和实心焊丝作为焊接材料进行埋弧焊，使复合粉粒熔体和实心焊丝熔滴熔合为一体化熔池；该熔池冷却凝固形成第一层焊缝，空冷，敲渣；然后以同样的方式堆焊第二层。
将堆焊试样用线切割方法加工制备为57mm×25.5mm×6mm耐磨性试样，HR-150洛氏硬度计测试其表面宏观硬度。
耐磨性试验采用MLS-225B型湿砂橡胶轮式磨损试验机，试验条件如下：橡胶轮直径176mm、硬度为60邵尔，所加砝码重2.5千克，橡胶轮转速240转/分钟，砂浆比例为40～60目1500克石英砂配1000克自来水。试样先预磨1000转，冲洗干净，吹干，称初重M0，然后正式试验1000转后清洗吹干，称重M1，试样磨损绝对失重量ΔM＝M0-M1。
以下面对比例1所述的1#堆焊试样作为标准试样，相对磨损系数ε＝标准试样绝对失重量/试样绝对失重量，试验结果见表2。
本实施例1所制备的高钒高硼合金的组织形态(背散射条件下)及相组成分别如图1和图2所示。
实施例2
称量之前，先将钒铁、碳化硼、金属铬、硅铁、中碳锰铁和还原铁粉等粉末组分均过60目筛，铝粉过300目筛。该复合粉粒所含粉末组分的组成配比(重量百分比)为：钒铁55％、碳化硼18％、金属铬10％、硅铁3％、中碳锰铁3％、铝粉1.5％、还原铁粉9.5％。按上述复合粉粒所含粉末组分的配比要求称取钒铁、碳化硼、金属铬、硅铁、中碳锰铁、铝粉和还原铁粉等粉末组分；然后将所有称量好的上述粉末组分放入同一容器内，充分搅拌以使之混合均匀，形成混合粉末。
接着，以每次5ml硅酸钠型水玻璃的方式，向上述混合粉末中添加波美度40和模数3.0的硅酸钠型水玻璃，不断搅拌，使水玻璃和混合粉末均匀浸润，直至每100g混合粉末添加20ml硅酸钠型水玻璃，静置10分钟，形成湿粉体；然后将该湿粉体以每秒4～7转的速度转动，并轻轻上下振动盛有粉体的容器，使湿粉体转动并粘合为复合粉粒。
继续，捣碎大的颗粒，并不断转动容器，直至所有颗粒尺度基本一致，形态近似球形；同时，用电吹风将湿粉粒表面加热至40～60℃，持续时间3～6分钟，以去除粉粒表层的水分，直至全部粉粒转动时均可发出“哗哗”的声音。
继续，将上述复合粉粒放入烧结炉中升温至290℃，保温3小时后出炉。然后，该烧结好的复合粉粒先过10目筛，去除大于10目的大颗粒；再过15目筛，去除小于15目的小颗粒，最终获得粒度10～15目的复合粉粒。
最后，在长度160mm×宽度75mm×厚度16mm的Q235A钢板上，采用直径Φ2.5的H08A实心焊丝作为电弧载体；预置上述筛分后的复合粉粒，调整预置粉粒层高度和宽度，使之均匀堆放以及控制该堆焊合金填粉率为0.44，然后在上面覆盖一层厚10～15mm的熔炼焊剂HJ260粉粒。
其余步骤和耐磨性试验内容同实施例1。
实施例3
称量之前，先将钒铁、碳化硼、金属铬、硅铁、中碳锰铁和还原铁粉等粉末组分均过60目筛，铝粉过300目筛。该复合粉粒所含粉末组分的组成配比(重量百分比)为：钒铁58％、碳化硼19％、金属铬12％、硅铁3％、中碳锰铁2％、铝粉1％、还原铁粉5％。按上述复合粉粒所含粉末组分的配比要求称取钒铁、碳化硼、金属铬、硅铁、中碳锰铁、铝粉和还原铁粉等粉末组分；然后将所有称量好的上述粉末组分放入同一容器内，充分搅拌以使之混合均匀，形成混合粉末。
接着，以每次5ml硅酸钠型水玻璃的方式，向上述混合粉末中添加波美度35和模数3.2的硅酸钠型水玻璃，不断搅拌，使水玻璃和混合粉末均匀浸润，直至每100g混合粉末添加23ml硅酸钠型水玻璃，静置20分钟，形成湿粉体；然后将该湿粉体以每秒4～7转的速度转动，并轻轻上下振动盛有粉体的容器，使湿粉体转动并粘合为复合粉粒。
继续，捣碎大的颗粒，并不断转动容器，直至所有颗粒尺度基本一致，形态近似球形；同时，用电吹风将湿粉粒表面加热至40～60℃，持续时间3～6分钟，以去除粉粒表层的水分，直至全部粉粒转动时均可发出“哗哗”的声音。
继续，将上述复合粉粒放入烧结炉中升温至320℃，保温2.5小时后出炉。然后，该烧结好的复合粉粒先过10目筛，去除大于10目的大颗粒；再过15目筛，去除小于15目的小颗粒，最终获得粒度10～15目的复合粉粒。
最后，在长度160mm×宽度75mm×厚度16mm的Q235A钢板上，采用直径Φ2.5的H08A实心焊丝作为电弧载体；预置上述筛分后的复合粉粒，调整预置粉粒层高度和宽度，使之均匀堆放以及控制该堆焊合金填粉率为0.42，然后在上面覆盖一层厚10～15mm的熔炼焊剂HJ260粉粒。
其余步骤和耐磨性试验内容同实施例1。
对比例1
称量之前，先将钒铁、碳化硼、金属铬、硅铁、中碳锰铁和还原铁粉等粉末组分均过60目筛，铝粉过300目筛。该复合粉粒所含粉末组分的组成配比(质量百分比)为：钒铁15％、碳化硼18％、金属铬8％、硅铁3％、中碳锰铁3％、铝粉1％、还原铁粉52％。按上述复合粉粒所含粉末组分的组成配比要求称取金属铬、碳化硼、硅铁、中碳锰铁、铝粉和还原铁粉等粉末组分；然后将所有称量好的上述粉末组分放入同一容器内，充分搅拌以使之混合均匀，形成混合粉末。
其余步骤和耐磨性试验内容同实施例1。
对比例1所制备的埋弧堆焊低钒高硼合金的组织形态(背散射条件下)及相组成分别如图3和图4所示，以对比例1所制备的高硼合金作为1#对比试样。
从表2可以看出，本发明方法所制备高钒高硼合金的相对磨损系数ε是对比例的复合粉粒所制备低钒高硼合金的4.87～5.63倍，这说明该发明方法所制备的高硼合金具有优良的耐磨性。
表2 对比例和实施例所制备合金的耐磨粒磨损性能
通过图1和图2可知，本发明以复合粉粒和H08A实心焊丝作为焊接材料而埋弧堆焊高钒高硼合金的组织主要由铁素体、马氏体、(Fe,V,Cr)2B相、V3B2相、VC相和Fe3(C,B)相组成。由图2还可知，本发明方法所制备的高钒高硼合金包含(Fe,V,Cr)2B相、V3B2相和VC相的主耐磨相体积分数可达60％以上，测试结果显示显微硬度均值为1844HV；该合金的变态共晶(α-Fe+Fe3(B,C)体积分数在10％以下，该区域的显微硬度均值为1105HV0.2，显著高于普通高硼合金的相应区域。图1显示Fe3(C,B)相的特征衍射峰强度非常弱，表明其数量非常少，这与图2所示的相组织表征结果一致。
对比例1在焊道上所预置的复合粉粒除钒铁组分相差较大外，其余组成与实施例1相差不大，堆焊工艺完全相同。由图3和图4可知，对比例1所制备的低钒高硼合金组织也是由铁素体、马氏体、(Fe,Cr)2B相、VC和Fe3(B,C)相组成。该合金显微组织所含变态共晶(α-Fe+Fe3(B,C)的体积分数已达50％以上，但其显微硬度均值仅为783HV0.2。变态共晶的体积分数明显高于实施例1所制备的高钒高硼合金，显微硬度低，且块状硼化物少，整体上硼原子分布较为分散，从而析出大量的变态共晶数量。这既不利于合金韧性，也不利于耐磨粒磨损性能。
对比例1的硼组分较实施例1所制备的高钒高硼合金略低，但韧性并不比之高，焊道出现了较多纵向裂纹。
试验结果进一步显示，所发明的高硼合金复合粉粒可直接自保护明弧堆焊，其组织和耐磨性与埋弧堆焊合金类似。

Claims (9)

1.一种堆焊用高钒高硼合金的复合粉粒，采用粉末组分过筛称量、粉末干混、向混合粉末添加液态粘结剂湿混、湿粉体旋转粘合造粒、湿粉粒热风吹干、低温烧结、筛分的步骤而制成粒度10目～15目的复合粉粒；
所述复合粉粒所含粉末组分的重量百分含量分别为：55～60％的含钒量50％的钒铁；18～20％的碳化硼含量99％以上的碳化硼；8～12％的含铬量99％以上的金属铬；2～3％的含硅量40～47％的硅铁；2～3％的含锰量为78～85％、含碳量为1.5％的中碳锰铁；1～1.5％的含铝量不低于99％的铝粉；余量为含铁量不低于98％的还原铁粉。
2.根据权利要求1所述的一种堆焊用高钒高硼合金的复合粉粒，其特征在于：复合粉粒所含粉末组分中的钒铁、碳化硼、金属铬、硅铁、中碳锰铁、还原铁粉的粉末过60目筛，铝粉过300目筛后称量。
3.根据权利要求1所述的一种堆焊用高钒高硼合金的复合粉粒，其特征在于：向混合粉末添加的液态粘结剂为波美度30～40和模数3.0～3.3的硅酸钠型水玻璃。
4.根据权利要求1所述的一种堆焊用高钒高硼合金的复合粉粒，其特征在于：硅酸钠型水玻璃以20～25ml水玻璃/100g混合粉末的方式添加入混合粉末进行湿混。
5.根据权利要求1所述的一种堆焊用高钒高硼合金的复合粉粒，其特征在于：湿粉粒热风吹干的温度为40～60℃，吹干时间为3～6分钟。
6.根据权利要求1所述的一种堆焊用高钒高硼合金的复合粉粒，其特征在于：复合粉粒在280～320℃低温烧结并保温2～4小时后出炉。
7.一种如权利要求1所述堆焊用高钒高硼合金的复合粉粒的应用方法，其特征在于：焊前将复合粉粒预置于焊道，以直径Φ2.5mm的H08A实心焊丝作为电弧载体，采用直流电源反接法进行埋弧堆焊，使复合粉粒熔体和实心焊丝熔滴熔合为一体化堆焊熔池，凝固形成包含显微硬度均值1844HV的V3B2相的高钒高硼合金；所述高钒高硼合金的填粉率为0.40～0.45。
8.根据权利要求7所述堆焊用高钒高硼合金的复合粉粒的应用方法，其特征在于：堆焊电流控制值为430～450A，小车行走速度15～17m/h。
9.根据权利要求7所述堆焊用高钒高硼合金的复合粉粒的应用方法，其特征在于：埋弧焊用焊剂为熔炼焊剂HJ260。
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