CN1280061C - 一种支撑辊堆焊用药芯焊丝 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种支撑辊堆焊用药芯焊丝，该焊丝按重量百分比含有：C：0.30～0.70%、Mn：0.20～0.60%、Si：0.10～0.40%、Cr：11.0～14.5%、Ni：1.0～8.0%、V：0.08～0.50%、Re：0.20～1.00%、Mo：0.08～0.50%、Nb：0.08～0.50%、Ti：0.08～0.50%。该焊丝按重量百分比还可含有下列元素中的一种或两种：Mg：0.00～0.15%、Al：0.00～0.45%。本发明的有益效果是，堆焊合金不仅具有较高的硬度，耐磨性好，而且具有较好的韧性，抗裂性好，从而能提高支撑辊的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种焊接材料，尤其是用于堆焊支撑辊的药芯焊丝。
背景技术
支撑辊属大型冶金备件，国内所用的主要为锻钢支撑辊，它在轧钢过程中主要是辅助轧辊进行轧制，受较大的交变载荷作用，工作温度为150℃～200℃，其失效形式主要是常温磨损和因裂纹扩展而形成掉块。目前国内支撑辊堆焊所用材料有的为获得较好的韧性，C含量低，同时合金元素的含量也很低，如30CrMnSi焊丝，其成分为：C：0.27～0.34％、Mn：0.80～1.10％、Si：0.9～1.2％、Cr：0.87～1.10％，硬度低(HRC35～40)，耐磨性差，难以满足支撑辊的使用要求；有的为获得高的硬度，达到耐磨的目的，堆焊材料含有较多的C，并加入较高含量的合金元素，如南通电熔爆股份公司生产的EFW563焊丝，其成分为：C：1.5％、Si≤0.8％、Mn≤1.0％、Cr：5.0％、Mo：15％、Co：0.8％，堆焊合金的硬度很高(HRC59～65)，但韧性较差，碳化物主要是呈网状连续分布的M3C型碳化物，它使基体被分割开，降低了基体的连续性，削弱了堆焊材料的韧性，在较大的交变载荷作用下，易产生裂纹，裂纹扩展，易形成掉块。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种使堆焊合金不仅具有较高的硬度、而且具有较好的韧性的支撑辊堆焊用药芯焊丝，从而提高支撑辊的使用寿命。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明支撑辊堆焊用药芯焊丝，以Fe为焊丝基材，按重量百分比含有：
C：0.30～0.70％、Mn：0.20～0.60％、Si：0.10～0.40％、Cr：11.0～14.5％、Ni：1.0～8.0％、V：0.08～0.50％、Re：0.20～1.00％、Mo：0.08～0.50％、Nb：0.08～0.50％、Ti：0.08～0.50％。
所述焊丝中，按重量百分比：S≤0.03％、P≤0.03％。
在上述技术方案中，由于Ti、V、Nb都有较强的细化晶粒和固溶强化能力，尤其是两种元素以上加入时效果更好，V、Nb还有较强的沉淀强化能力，它们和Mo都是强碳化物形成元素，加入这些合金元素使得堆焊金属的晶粒尺寸小、硬度高、韧性较好；加入Ni能提高合金的强度和韧性，在同时含有Ni、Cr的情况下，Ni还能大大提高堆焊合金层的回火稳定性；加入较大量的Cr，提高Cr/C比，易生成孤立的条状形态的高硬度M7C3型碳化物，比之网状分布的M3C型碳化物，可增强基体的连续性，从而提高整体材料的韧性；Mn能促进强碳化物在奥氏体中的溶解，平衡碳化物和奥氏体中合金元素的含量，充分发挥V、Nb、Mo等元素的沉淀强化和固溶强化能力；另外，提高Mn/C比还能起到减少晶界碳化物的形成的作用，从而在一定程度上提高堆焊层的韧性，但Mn含量不宜过高，否则会增加堆焊层的回火脆性；Re的加入使堆焊合金具有较好的抑制氢脆、降低回火脆性和在热处理过程中抑制P在晶界上偏聚的能力，从而可达到提高堆焊合金的韧性的目的。此外，由于Re具有使夹杂物变性、净化晶界以及较强的细化晶粒的作用，加入到堆焊材料中能起到改善堆焊层性能的效果。
本发明的有益效果是，堆焊合金不仅具有较高的硬度，其耐磨性好，而且具有较好的韧性，其抗裂性好，从而能提高支撑辊的使用寿命。
作为上述技术方案的改进，为增强堆焊合金的韧性，所述的其他成分按重量百分比还含有下列中的一种或两种：
Mg：0.00～0.15％、Al：0.00～0.45％。
由于Al和Ti联合加入细化晶粒的效果比只有Ti强，因此Al的加入可使堆焊合金的晶粒细化；加入微量的Mg，强烈偏聚于晶界及相界面，能使碳化物细块化，使晶界能和相界能降低，提高界面结合力，使裂纹形核与扩展难以进行，从而改善堆焊合金塑性；此外，Ti和Re的收得率一般比较低，但若同时加入一定量的Al元素，就能大大提高Ti和Re收得率，节约成本。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1：
将锰铁、硅铁、钼铁、铬铁、钒铁、镍铁、铌铁、钛铁和铁粉、稀土、镁粉、铝粉按一定比例取料，其粒度控制在100目左右，均匀混合，其成分为：C 0.55％、Mn 0.45％、Si 0.30％、Cr 13.5％、Ni 6.0％、V 0.35％、Re 0.75％、Mo 0.40％、Nb 0.40％、Ti 0.40％、Mg 0.075％、Al 0.30％、S≤0.03％、P≤0.03％，余量为Fe，以上均为重量百分比，百分数之和为100％。将上述比例的粉料混合物装入钢带槽，然后拉拔成Ф4.0mm的焊丝，用于埋弧焊机堆焊修复支撑辊，堆焊合金的韧性较好，室温下，延伸率达到10％以上，硬度达HRC53以上，耐磨性好，抗裂性好。
实施例2：
将锰铁、硅铁、钼铁、铬铁、钒铁、镍铁、铌铁、稀土、钛铁和铁粉，按一定比例取料，其成分控制在：C 0.55％、Mn 0.45％、Si 0.35％、Cr 13.5％、Ni 5.5％、V 0.45％、Re 0.70％、Mo 0.45％、Nb 0.40％、Ti 0.35％、S≤0.03％、P≤0.03％，余量为Fe，以上均为重量百分比，百分数之和为100％。将上述比例的粉料混合物装入钢带槽，然后拉拔成Ф4.0mm的焊丝，用于埋弧焊机堆焊修复支撑辊，堆焊合金的韧性较好，室温下，延伸率达到9％以上，硬度达HRC53以上，堆焊合金的耐磨性好，抗裂性好。
实施例3：
将锰铁、硅铁、钼铁、铬铁、钒铁、镍铁、铌铁、稀土、钛铁和铁粉，按一定比例取料，其成分控制在：C 0.35％、Mn 0.20％、Si 0.10％、Cr 12.0％、Ni 2.0％、V 0.10％、Re 0.25％、Mo 0.20％、Nb 0.10％、Ti 0.15％、S≤0.03％、P≤0.03％，余量为Fe，以上均为重量百分比，百分数之和为100％。将上述比例的粉料混合物装入钢带槽，然后拉拔成Ф4.0mm的焊丝，用于埋弧焊机堆焊修复支撑辊，堆焊合金的韧性好，室温下，其延伸率能达12％以上，硬度达HRC53以上，耐磨性较好，抗裂性好。
实施例4：
将锰铁、硅铁、钼铁、铬铁、钒铁、镍铁、铌铁、稀土、钛铁和铁粉，按一定比例取料，均匀混合装在管丝包皮钢带上制成Ф4.0mm的管状药芯焊丝，其成分控制在：C 0.70％、Mn 0.60％、Si 0.40％、Cr 14.5％、Ni 8.0％、V 0.50％、Re 1.00％、Mo 0.50％、Nb 0.50％、Ti 0.50％、S≤0.03％、P≤0.03％，余量为Fe，以上均为重量百分比，百分数之和为100％。用于埋弧焊机堆焊修复支撑辊，堆焊合金的韧性较好，室温下，其延伸率能达8％以上，硬度达HRC55以上，耐磨性好，抗裂性好。
Claims (3)
1、一种支撑辊堆焊用药芯焊丝，其特征在于：所述焊丝以Fe为焊丝基材，按重量百分比含有：
C：0.30～0.70％、Mn：0.20～0.60％、Si：0.10～0.40％、Cr：11.0～14.5％、Ni：1.0～8.0％、V：0.08～0.50％、Re：0.20～1.00％、Mo：0.08～0.50％、Nb：0.08～0.50％、Ti：0.08～0.50％。
2、如权利要求2所述的支撑辊堆焊用药芯焊丝，其特征在于：所述焊丝按重量百分比还含有下列元素中的一种或两种：
Mg：0.00～0.15％、Al：0.00～0.45％。
3、根据权利要求1或2所述的支撑辊堆焊用药芯焊丝，其特征在于：所述焊丝中，按重量百分比：S≤0.03％、P≤0.03％。
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