CN115255554A - 一种高铬耐磨铸铁的焊接工艺 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及金属材料技术领域，具体公开了一种高铬耐磨铸铁的焊接工艺，其包括以下操作步骤：清理待焊接部位；预加热：将高铬耐磨铸件先加热至250‑350℃，保温40min，再加热至500‑600℃；准备焊条：采用碱性镍基焊材作为焊条，焊条直径2.5‑3.2mm，为使用前在350‑400℃烘焙2‑3h；焊接：对高铬耐磨铸铁缺陷部位进行1‑3cm的短道焊接，电流为80‑120A，焊条与焊接部位保持2‑3mm垂直焊接；焊接后处理：焊接后在1200‑1500℃条件下对焊接部位进行锤击，锻打。通过本申请高铬耐磨铸铁的焊接工艺，3个焊缝的裂纹数目和裂纹总长度最低均为0，减少高铬耐磨铸铁在焊接过程中产生的裂纹。

Description

一种高铬耐磨铸铁的焊接工艺
技术领域
本申请涉及金属材料领域，更具体地说，它涉及一种高铬耐磨铸铁的焊接工艺。
背景技术
高铬铸铁又称为高铬白口抗磨铸铁，是继普通白口铸铁﹑镍硬铸铁发展起来的第三代耐磨材料，其具有较高的韧性、抗高温性、抗腐蚀性和耐磨性，常被应用于渣浆泵、球磨机、水泥磨或破碎机颚板等领域。
渣浆泵主要用于输送固液混合物，其具有四大过流部件，分别为蜗壳、叶轮、前护板和后护板，由于过流部件在工作过程中长期承受物料的冲刷磨损和腐蚀，需要较高的耐磨性，因此高铬铸铁则成为了渣浆泵过流部件的理想材料之一。
目前，生产得到高铬铸铁普遍存在铸造缺陷，需要通过补焊的方式修复，以降低铸造成本。而高铬铸铁在焊接过程中仍存在问题，因高铬铸铁具有较高的含碳量和含铬量，使高硬度的碳化铬的硬层韧性较低，导致在焊接过程中容易产生应力裂纹，影响高铬铸铁的焊接质量。
发明内容
为了减少高铬耐磨铸铁在焊接过程中产生裂纹，本申请提供了一种高铬耐磨铸铁及其焊接工艺。
第一方面，本申请提供一种高铬耐磨铸铁的焊接工艺，具体通过以下技术方案得以实现：
一种高铬耐磨铸铁的焊接工艺，其包括以下操作步骤：
清理待焊接部位：清除高铬耐磨铸铁表面缺陷部位的夹砂和油脂；
预加热：将高铬耐磨铸件先加热至250-350℃，保温30-50min，再加热至500-600℃；
准备焊条：采用直径为2.5-3.2mm的碱性镍基焊材作为焊条，焊条使用前在300-400℃烘焙1-2h，烘焙后在100-150℃条件下保温备用；
焊接：对高铬耐磨铸铁缺陷部位进行1-3cm的短道焊接，电流为80-120A，焊条与焊接部位保持2-3mm垂直焊接；
焊接后处理：焊接后在1200-1500℃条件下对焊接部位进行锤击，锻打。
通过采用上述技术方案：清除高铬耐磨铸铁表面缺陷部位的夹砂和油脂后对高铬耐磨铸铁进行预加热处理，可减少焊接接头的温差，使铸件由常温完全无塑性改变为有一定的塑性，提高延伸率，减少裂纹的产生。
采用镍基焊材作为焊条，其焊接性能较好，其焊接金属为奥氏体组织，可缓和铸铁缺陷部位焊接时产生的焊接应力，从而减少裂纹的产生。焊条直径为2.5-3.2mm，更有利于进行垂直焊接。焊条易吸潮，造成电弧不稳和飞溅增大，产生气孔、裂纹等缺陷，使用前进行烘焙，使焊接电弧能够稳定的燃烧。
对高铬耐磨铸铁缺陷部位进行短道焊接，使得被焊部位在短时间内可重复受热。焊接电流控制在80-120A，较小，可减少催化的倾向。焊条和焊接部位垂直焊接，可避免待焊接部位升温太快产生的裂缝。
后续进行缓慢冷却，改善焊接接头应力状态，石墨化过程进行比较充分，焊接接头可防止白口及淬硬组织的产生，有效防止缓解过程中裂纹的产生。
焊接后进行1200-1500℃条件下的热处理并进行锤击，热处理可延迟高铬耐磨铸铁产生裂缝，锤击可使焊道从后延伸，进而抵消冷却后产生的收缩裂纹，消除内应力；另外，对焊道部位的锤击、锻打可有效提高焊道部位的致密度和耐磨性，从而改善焊缝的机械性能。
作为优选：所述焊接过程中，在400-800℃条件下不间断捶击焊接部位及周边部位。
通过采用上述技术方案：焊接过程中不断锤击焊缝和周边部位，可以消除应力，防止裂纹的产生。
作为优选：进行所述焊接后处理后，在660-680℃条件下热处理2-3h。
通过采用上述技术方案：焊接后在660-680℃条件下进行热处理，稳定高铬耐磨铸铁的结构，消除焊接残余应力，改性接头组织，可提高高铬耐磨铸铁的抗腐蚀性和抗冷裂性。
作为优选：所述焊条包括焊芯，所述焊芯为高铬铸铁焊条，其原料成分与高铬耐磨铸铁的原料成分相同。
通过采用上述技术方案：焊条选用同样的高铬铸铁，焊接工艺优良，可避免焊接后的缝与基材的颜色和硬度差异较大，可保证焊缝与基材的性能更加接近。
作为优选：所述焊条包括焊芯和涂覆于焊芯表面的药皮，所述焊芯为高铬铸铁焊条，所述药皮包括如下重量份的原料：大理石15-20份、萤石5-10份、氟化稀土1-2份、钛白粉1-3份、锰铁1.5-3份、钛铁5-10份、铬粉2-3份和水玻璃10-20份。
通过采用上述技术方案：大理石和萤石作为碱性造渣物加入，萤石还可降低渣的熔点，粘度和表面张力，增加渣的流动性，减少焊缝的气体杂质，具有一定的去氢作用。氟化稀土，对焊缝具有净化的作用，可改善焊缝的件数组织，细化晶粒，增加针状铁素数量，提高了焊条的低温冲击韧性，从而减少裂纹产生；钛白粉可增加药皮的塑性，使之容易涂覆，且还可以造渣。
锰铁和钛铁作为脱氧剂加入，具有脱氧脱硫效果，有效降低钢中的有害元素的含量，提高焊条质量。加入铬粉可降低熔点，有利于焊接，降低表面张力和粘度，增大液态焊料的流动性和润湿性。水玻璃作为粘结剂加入，起到粘结和稳弧作用。
焊接过程中，空气中的氧、氮和水蒸气浸入焊缝，不仅会形成气孔，还会导致裂纹，通过在高铬铸铁焊芯表面涂覆药皮，药皮在焊接时会熔化，减少熔化的金属和空气中的相互作用，焊缝冷却时，熔化后的药皮会形成熔渣，覆盖在焊缝表面，保护焊缝部位缓慢冷却，减少高铬耐磨铸铁表面裂纹的产生。
作为优选：所述高铬耐磨铸铁包括如下重量百分含量的原料：铬27-29％、碳3.1-3.4％、硅0.4-0.8％、ZTA颗粒0.05-0.07％、锰0.7-0.9％、镍0.5-0.7％、钼0.4-0.6％、铼0.03-0.05％、钒0.1-0.3％、硼0.05-0.07％、钇0.02-0.04％、硫≤0.02％、磷≤0.02％，余量为铁。
本申请高铬耐磨铸铁铬27-29％、碳3.1-3.4％、硅0.4-0.8％、锰0.7-0.9％、镍0.5-0.7％、钼0.4-0.6％、铼0.03-0.05％、钒0.1-0.3％、硼0.05-0.07％、钇0.02-0.04％、硫≤0.02％、磷≤0.02％，余量为铁，均是以元素为计。
通过采用上述技术方案，碳和铬的主要作用是保证铸铁中碳化物数量和形态，增加碳量，碳化物增多；另外，铬的加入可提高高铬耐磨铸铁的抗氧化性和抗腐蚀性。硅溶于固相中，对基体产生固溶强化作用，可显著提高奥氏体及其转变产物的弹性极限、屈服强度和疲劳强度等性能，提高高铬耐磨铸铁的抗磨能力。另外，在熔炼过程中，硅有良好的脱氧能力，可防止铁溶液氧化，可保护含量较高的铬，避免铬过量氧化烧损。ZTA颗粒具有较高的硬度、韧性和耐磨性，加至高铬耐磨铸铁中，可提高高铬耐磨铸铁的耐磨性。
锰不止可提高高铬耐磨铸铁的硬度和强度，还可起到细化珠光体的作用，提高了高铬耐磨铸铁的耐磨性，但锰在加工过程中，会使高铬耐磨铸铁在淬火后存在较多的残留奥氏体。镍可提高高铬耐磨铸铁的密度，提高抗弯强度和硬度。钼、锰和铜的加入，均可提高基体的淬透性。钒的加入，提高高铬耐磨铸铁的硬度。硼可细化碳化物，提高机体淬透性，使高铬耐磨铸铁的韧性和硬度均有所提高。镍可增加高铬耐磨铸铁的淬透性，抑制奥氏体基体向珠光体的转变，促进马氏体基的形成。铼具有较高的塑性、机械性和抗蠕变性，可提高高铬耐磨铸铁的硬度和耐磨性。钇耐高温、耐腐蚀，可提高高铬耐磨铸铁耐腐蚀性。
作为优选：所述ZTA颗粒的制备方法包括如下操作步骤：将氧化锆与氧化铝以质量比1：(1-2)的比例混合，加入氧化锆质量的80％的乙醇，所述乙醇浓度为85％，搅拌均匀，得到混合物A；
将十八酸钠和聚乙烯吡咯烷酮按质量比1:(0.5-1.5)的比例混合，加去离子水中，十八酸钠与去离子水的质量比为1：(80-90)，在35-45℃搅拌，冷却，得到混合物B；
将混合物B与混合物A按1：(2-3)混合，静置12h，干燥，煅烧，粉碎至粒径为6-8目，得到ZTA颗粒。
作为优选：所述高铬耐磨铸铁的制备方法包括以下操作步骤：
将高铬耐磨铸铁各原料在1500-1520℃熔炼，加热至1530-1540℃，取出铁溶液，降温至1350-1400℃，浇铸，取出，即得铸铁毛坯；
将铸铁毛坯加热至1000-1050℃，保温4-6h进行油淬，在270-280℃条件下回火2-4h，打磨，清洗，干燥，得到高铬耐磨铸铁。
通过采用上述技术方案，浇铸温度过高会加重冒口下的缩孔，造成茂密的纤维缩松，使晶粒组织粗大，因此将浇铸温度控制在1350-1400℃，较低可避免铸件收缩过大或粘砂。对铸铁毛坯进行油淬使冷奥氏体进行马氏体的转变，得到马氏体组织，随后在275℃下回火，以消除应力，固定组织防止裂纹的产生，可以大幅度提高高铬铸铁的刚性、硬度、耐磨性、疲劳强度及其韧性。
作为优选：将所述高铬耐磨铸铁各原料熔炼并加热后，取出铁溶液，在铁溶液中加入纳米碳化钨和纳米碳化钛，所述纳米碳化钨与铁溶液的质量比为1：(30-50)，所述纳米碳化钨与纳米碳化钛的质量比为1：(2-3)。
通过采用上述技术方案，纳米碳化钨硬度高，耐磨性好，与高铬铸铁结合界面有很好抗腐蚀能力，与高铬铸铁的润湿性好。在铁溶液中加入纳米碳化钨，可获得均匀细小的等轴晶粒，改变碳化物的生长形貌，从而提高高铬耐磨铸件的耐磨性。纳米碳化钛与高铬耐磨铸铁的润湿性较高，阻止晶粒合并长大，可实现全致密烧结，细化合金组织和有效提升合金硬度，可进一步提高高铬耐磨铸铁的硬度和耐磨性。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
(1)本申请通过将高铬耐磨铸件先加热至300℃，保温40min，再加热至500℃时，使高铬耐磨铸铁表面3个焊缝的裂纹数目、裂纹总长度、气孔数量和气孔总面积分别为2个、0.109mm、1个和0.043mm2，焊缝平均硬度为58.8HRC，提高高铬耐磨铸铁焊缝硬度，减少焊缝及受热区裂纹的产生。
(2)本申请通过在焊接过程中，在600℃条件下不间断捶击焊接部位及周边部位，使高铬耐磨铸铁表面3个焊缝的裂纹数目、裂纹总长度、气孔数量和气孔总面积分别为1个、0.087mm、0个和0mm2，焊缝平均硬度为59.0HRC，可进一步提高高铬耐磨铸铁焊缝硬度，减少焊缝及受热区裂纹的产生。
(3)本申请通过在焊接后处理后，再进行热处理，使高铬耐磨铸铁表面3个焊缝的裂纹总长度为0.085mm，焊缝平均硬度为59.4HRC，更有利于提高高铬耐磨铸铁焊缝硬度，减少焊缝及受热区裂纹的产生。
(4)本申请通过采用高铬铸铁焊材作为焊条，且其原料成分与高铬耐磨铸铁的原料成分相同，高铬耐磨铸铁表面的焊缝平均硬度为59.6HRC，更有利于提高高铬耐磨铸铁焊缝硬度。
(5)本申请通过表明在焊条包括焊芯和涂覆于焊芯表面的药皮，焊芯为高铬铸铁焊条，并确定药皮原料成分，高铬耐磨铸铁表面的焊缝平均硬度为59.6HRC，更有利于提高高铬耐磨铸铁焊缝硬度。
(6)本申请通过调节高铬耐磨铸铁原料的种类和掺量，高铬耐磨铸铁表面未产生裂纹和气泡，且高铬耐磨铸铁表面的焊缝平均硬度为60.2HRC，提高了高铬耐磨铸铁的硬度。
(7)本申请通过铁溶液中加入纳米碳化钨和纳米碳化钛，使高铬耐磨铸铁表面的焊缝平均硬度为60.7HRC，进一步提高了高铬耐磨铸铁的硬度。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本申请作进一步详细说明。
本申请中的如下各原料均为市售产品，且均为使本申请的各原料得以公开充分，不应当理解为对原料的来源产生限制作用，具体为：铬粉，粒度为45μm；大理石，粒径为200目；萤石，粒径80目；氟化稀土，粒径为10μm；钛白粉，粒径为80目；锰铁，粒径60mm；钛铁，粒径为30目；水玻璃，含量为40度。
实施例1
实施例1高铬耐磨铸铁的焊接工艺，包括以下操作步骤：
清理待焊接部位：清除高铬耐磨铸铁表面缺陷部位的夹砂和油脂；
预加热：将高铬耐磨铸件先加热至250℃，保温40min，再加热至500℃；
准备焊条：采用直径为2.5mm的碱性镍基焊材作为焊条，焊条使用前在300℃烘焙2h，烘焙后在150℃条件下保温备用；
焊接：对高铬耐磨铸铁缺陷部位进行1-3cm的短道焊接，电流为80A，焊条与焊接部位保持3mm垂直焊接；
焊接后处理：焊接后在1200℃条件下对焊接部位进行锤击，锻打。
实施例2
实施例2高铬耐磨铸铁的焊接工艺，包括以下操作步骤：
清理待焊接部位：同实施例1；
预加热：将高铬耐磨铸件先加热至300℃，保温40min，再加热至500℃；
准备焊条：同实施例1；
焊接：同实施例1；
焊接后处理：同实施例1。
实施例3
实施例3高铬耐磨铸铁的焊接工艺，包括以下操作步骤：
清理待焊接部位：同实施例1；
预加热：将高铬耐磨铸件先加热至350℃，保温40min，再加热至500℃；
准备焊条：同实施例1；
焊接：同实施例1；
焊接后处理：同实施例1。
实施例4
实施例4高铬耐磨铸铁的焊接工艺，包括以下操作步骤：
清理待焊接部位：同实施例2；
预加热：同实施例2；
准备焊条：同实施例2；
焊接：对高铬耐磨铸铁缺陷部位进行1-3cm的短道焊接，电流为80A，焊条与焊接部位保持3mm垂直焊接；焊接过程中，应在600℃条件下不间断捶击焊接部位及周边部位。
焊接后处理：同实施例2。
实施例5
实施例5高铬耐磨铸铁的焊接工艺，包括以下操作步骤：
清理待焊接部位：同实施例4；
预加热：同实施例4；
准备焊条：同实施例4；
焊接：同实施例4；
焊接后处理：焊接后在1200℃条件下对焊接部位进行锤击，锻打，在670℃条件下热处理3h。
实施例6
实施例6高铬耐磨铸铁的焊接工艺，包括以下操作步骤：
清理待焊接部位：同实施例5；
预加热：同实施例5；
准备焊条：采用高铬铸铁焊材作为焊条，且其原料成分与高铬耐磨铸铁的原料成分相同，焊条直径2.5mm，为使用前在350℃烘焙2h；
焊接：同实施例5；
焊接后处理：同实施例5。
实施例7
实施例7高铬耐磨铸铁的焊接工艺，包括以下操作步骤：
清理待焊接部位：同实施例6；
预加热：同实施例6；
准备焊条：焊条包括焊芯和涂覆于焊芯表面的药皮，焊芯为高铬铸铁焊材，药皮包括如下原料：大理石17g、萤石7g、氟化稀土1.5g、钛白粉2g、锰铁2g、钛铁7g、铬粉2.5g和水玻璃15g，焊条直径2.5mm，为使用前在350℃烘焙2h；
焊接：同实施例6；
焊接后处理：同实施例6。
实施例8
实施例8与实施例7高铬耐磨铸铁的焊接工艺完全相同，区别在于高铬耐磨铸铁通过如下操作制备得到：
以元素为计，将28kg铬、3.2kg碳、0.6kg硅、0.8kg锰、0.6kg镍、0.5kg钼、0.04kg铼、0.2kg钒、0.06kg硼、0.03kg钇、0.01kg硫、0.01kg磷和65.89kg铁混合，加入0.063kg ZTA颗粒、在1520℃熔炼，加热至1540℃，取出铁溶液，降温至1350℃，浇铸，取出，即得铸铁毛坯；
将铸铁毛坯加热至1000℃，保温5h进行油淬，在275℃条件下回火4h，打磨，清洗，干燥，得到高铬耐磨铸铁。
ZTA颗粒的制备方法为：将100g氧化锆与100g氧化铝混合，加入80mL的乙醇，搅拌均匀，得到混合物A；
将5g十八酸钠和5g聚乙烯吡咯烷酮混合，加425mL去离子水中，在35-45℃搅拌，冷却，得到混合物B；
将100g混合物A与250mL混合物B混合，静置12h，干燥，煅烧，粉碎至粒径为8目，得到ZTA颗粒。其余操作与实施例7相同。
实施例9
实施例9与实施例8高铬耐磨铸铁的焊接工艺完全相同，区别在于取出铁溶液后，降温至1350-1400℃，并加入铁溶液质量的四十分之一的纳米碳化钨，以及纳米碳化钨2.5倍质量的纳米碳化钛，其余操作与实施例8相同。
对比例1
对比例1的高铬耐磨铸铁的焊接工艺与实施例1区别在于：将高铬耐磨铸件先加热至400℃，保温40min，再加热至500℃，其余操作与实施例1相同。
对比例2
对比例2的高铬耐磨铸铁的焊接工艺与实施例1区别在于：将高铬耐磨铸件先加热至200℃，保温40min，再加热至500℃，其余操作与实施例1相同。
性能检测
采用以下方法或检测标准对不同的实施例1-9和对比例1-2焊接后的高铬耐磨铸铁进行进行检测，检测结果详见表1所示。
焊接后多高铬耐磨铸铁的焊缝外观进行检验，采用100％着色探伤检验，观察焊缝及热影响区裂纹情况，并统计3个焊缝的裂纹数量、裂纹长度、气孔数量和气孔总面积具体检测结果详见表1所示。
焊缝平均硬度：按照GB/T4340.1-2009《金属材料维氏硬度试验》对高铬耐磨铸铁的焊缝硬度进行检测，计算焊缝平均硬度。
表1不同高铬耐磨铸铁的焊接工艺的性能检测结果
Figure BDA0003776050430000081
Figure BDA0003776050430000091
由表1的检测结果可知，通过本申请高铬耐磨铸铁的焊接工艺焊接的高铬耐磨铸铁，焊缝的平均硬度最高为60.7HRC，3个焊缝的裂纹数目、裂纹总长度、气孔数量和气孔总面积最低均为0，表明该焊接工艺可减少高铬耐磨铸铁在焊接过程中产生的裂纹，并具有较高的硬度，提高高铬耐磨铸铁表面焊缝的耐磨性。
实施例1-3中，实施例2高铬耐磨铸铁表面3个焊缝的裂纹数目、裂纹总长度、气孔数量和气孔总面积分别为2个、0.109mm、1个和0.043mm2，均低于实施例1和实施例3；实施例2高铬耐磨铸铁表面的焊缝平均硬度为58.8HRC，高于实施例1和实施例3，表明在预加热步骤中，将高铬耐磨铸件先加热至300℃，保温40min，再加热至500℃时，更有利于提高高铬耐磨铸铁焊缝硬度，减少焊缝及受热区裂纹的产生。可能是与阶段性进行加热处理，可减少焊接接头的温差，使铸件由常温完全无塑性改变为有一定的塑性，从而减少产生裂纹有关。
结合实施例2与实施例4的高铬耐磨铸铁焊接性能的检测数据发现，实施例4高铬耐磨铸铁表面3个焊缝的裂纹数目、裂纹总长度、气孔数量和气孔总面积分别为1个、0.087mm、0个和0mm2，均低于实施例2；实施例4高铬耐磨铸铁表面的焊缝平均硬度为59.0HRC，高于实施例2，表明在焊接过程中，在600℃条件下不间断捶击焊接部位及周边部位时，更有利于提高高铬耐磨铸铁焊缝硬度，减少焊缝及受热区裂纹的产生。可能是与焊接过程中不断锤击焊缝和周边部位，可以消除应力，防止裂纹的产生有关。
结合实施例4与实施例5的高铬耐磨铸铁焊接性能的检测数据发现，实施例5高铬耐磨铸铁表面3个焊缝的裂纹总长度为0.085mm，低于实施例4；实施例5高铬耐磨铸铁表面的焊缝平均硬度为59.4HRC，高于实施例4，表明在焊接后处理后，再进行热处理，更有利于提高高铬耐磨铸铁焊缝硬度，减少焊缝及受热区裂纹的产生。可能是与焊接后在660-680℃条件下进行热处理，稳定高铬耐磨铸铁的结构，消除焊接残余应力，改性接头组织，可提高高铬耐磨铸铁的抗冷裂性有关。
结合实施例5与实施例6的高铬耐磨铸铁焊接性能的检测数据发现，实施例6高铬耐磨铸铁表面的焊缝平均硬度为59.6HRC，高于实施例5，表明在采用高铬铸铁焊材作为焊条，且其原料成分与高铬耐磨铸铁的原料成分相同时，更有利于提高高铬耐磨铸铁焊缝硬度。可能是与焊条选用同样的高铬铸铁，焊接工艺优良，可避免焊接后的缝与基材的颜色和硬度差异较大，可保证焊缝与基材的性能更加接近有关。
结合实施例6与实施例7的高铬耐磨铸铁焊接性能的检测数据发现，实施例7高铬耐磨铸铁表面未产生裂纹和气泡，优于实施例6；实施例7高铬耐磨铸铁表面的焊缝平均硬度为60.2HRC，高于实施例6，表明在焊条包括焊芯和涂覆于焊芯表面的药皮，焊芯为高铬铸铁焊条，并确定药皮原料成分时，更有利于提高高铬耐磨铸铁焊缝硬度，减少焊缝及受热区裂纹的产生。可能是与焊芯表面涂覆药皮，氟化稀土对焊缝具有净化的作用，可改善焊缝的件数组织，细化晶粒，增加针状铁素数量，提高了焊条的低温冲击韧性，从而减少裂纹产生有关。
结合实施例7与实施例8的高铬耐磨铸铁焊接性能的检测数据发现，实施例8高铬耐磨铸铁表面的焊缝平均硬度为60.5HRC，高于实施例7，表明通过本申请制备的高铬耐磨铸铁，更有利于提高高铬耐磨铸铁焊缝硬度。可能是与高铬耐磨铸铁所用原料有关。
结合实施例8与实施例9的高铬耐磨铸铁焊接性能的检测数据发现，实施例9高铬耐磨铸铁表面的焊缝平均硬度为60.7HRC，高于实施例8，表明在铁溶液中加入纳米碳化钨和纳米碳化钛，更有利于提高高铬耐磨铸铁焊缝硬度，减少焊缝及受热区裂纹的产生。可能是与纳米碳化钛与高铬耐磨铸铁的润湿性较高，阻止晶粒合并长大，可实现全致密烧结，细化合金组织和有效提升合金硬度有关。
结合对比例1-2与实施例1的高铬耐磨铸铁焊接性能的检测数据发现，在预加热步骤中，将高铬耐磨铸件先加热至250-350℃，保温30-50min，再加热至500-600℃，均可不同程度减少高铬耐磨铸铁在焊接过程中产生裂纹。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (9)

1.一种高铬耐磨铸铁的焊接工艺，其特征在于，其包括以下操作步骤：
清理待焊接部位：清除高铬耐磨铸铁表面缺陷部位的夹砂和油脂；
预加热：将高铬耐磨铸件先加热至250-350℃，保温30-50min，再加热至500-600℃；
准备焊条：采用直径为2.5-3.2mm的碱性镍基焊材作为焊条，焊条使用前在300-400℃烘焙1-2h，烘焙后在100-150℃条件下保温备用；
焊接：对高铬耐磨铸铁缺陷部位进行1-3cm的短道焊接，电流为80-120A，焊条与焊接部位保持2-3mm 垂直焊接；
焊接后处理：焊接后在1200-1500℃条件下对焊接部位进行锤击，锻打。
2.根据权利要求1所述的高铬耐磨铸铁的焊接工艺，其特征在于：所述焊接步骤中，在400-800℃条件下不间断捶击焊接部位及周边部位。
3.根据权利要求1所述的高铬耐磨铸铁的焊接工艺，其特征在于：进行所述焊接后处理后，在660-680℃条件下热处理2-3h。
4.根据权利要求1所述的高铬耐磨铸铁的焊接工艺，其特征在于： 所述焊条包括焊芯，所述焊芯为高铬铸铁焊材，其原料成分与高铬耐磨铸铁的原料成分相同。
5.根据权利要求1所述的高铬耐磨铸铁的焊接工艺，其特征在于：所述焊条包括焊芯和涂覆于焊芯表面的药皮，所述焊芯为高铬铸铁焊材；所述药皮包括如下重量份的原料：大理石15-20份、萤石5-10份、氟化稀土1-2份、钛白粉1-3份、锰铁1.5-3份、钛铁5-10份、铬粉2-3份和水玻璃10-20份。
6.根据权利要求1所述的高铬耐磨铸铁的焊接工艺，其特征在于，所述高铬耐磨铸铁包括如下重量百分含量的原料：铬27-29%、碳3.1-3.4%、硅0.4-0.8%、ZTA颗粒0.05-0.07%、锰0.7-0.9%、镍0.5-0.7%、钼0.4-0.6%、铼0.03-0.05%、钒0.1-0.3%、硼0.05-0.07%、钇0.02-0.04%、硫≤0.02%、磷≤0.02%，余量为铁。
7.根据权利要求6所述的高铬耐磨铸铁的焊接工艺，其特征在于，所述ZTA颗粒的制备方法包括如下操作步骤：将氧化锆与氧化铝以质量比1：（1-2）的比例混合，加入氧化锆质量的80%的乙醇，所述乙醇浓度为85%，搅拌均匀，得到混合物A；
将十八酸钠和聚乙烯吡咯烷酮按质量比1:（0.5-1.5）的比例混合，加去离子水中，十八酸钠与去离子水的质量比为1：（80-90），在35-45℃搅拌，冷却，得到混合物B；
将混合物B与混合物A按1：（2-3）混合，静置12h，干燥，煅烧，粉碎至粒径为6-8目，得到ZTA颗粒。
8.根据权利要求6所述的高铬耐磨铸铁的焊接工艺，其特征在于，所述高铬耐磨铸铁的制备方法包括以下操作步骤：
将高铬耐磨铸铁各原料在1500-1520℃熔炼，加热至1530-1540℃，取出铁溶液，降温至1350-1400℃，浇铸，取出，即得铸铁毛坯；
将铸铁毛坯加热至1000-1050℃，保温4-6h进行油淬，在270-280℃条件下回火2-4h，打磨，清洗，干燥，得到高铬耐磨铸铁。
9.根据权利要求8所述的高铬耐磨铸铁的焊接工艺，其特征在于：将所述高铬耐磨铸铁各原料熔炼并加热后，取出铁溶液，在铁溶液中加入纳米碳化钨和纳米碳化钛，所述纳米碳化钨与铁溶液的质量比为1：（30-50），所述纳米碳化钨与纳米碳化钛的质量比为1：（2-3）。
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