一種焊絲及其製造方法
2023-06-20 02:36:16 3
專利名稱：一種焊絲及其製造方法
技術領域：
本發明屬於焊接材料領域，具體涉及一種焊絲及其製造方法。
背景技術：
目前，電力、水泥、鋼鐵、礦山等行業的機械耐磨件上用於堆焊修復的焊接材料，一般屬於高錳鋼和高鉻鑄鐵系列，然而高錳鋼在低、中衝擊磨損工況下，其衝擊相變硬化不能充分發揮，使得耐磨性低，壽命短；而高鉻鑄鐵系列一般只含有碳、鉻、矽、錳等合金元素，其耐磨性主要依靠碳與鉻形成複合碳化物(Fe、Cr) 7C3、(Fe, Cr) 23C6與基體相結合而達到，但 碳化物(Fe、Cr) 7C3的硬度為HV1200 1800，(Fe，Cr) 23C6的硬度為HV1000 1520，雖是一種很耐磨的材料但抗裂性極差。如果加入鉻含量過高，堆焊表面硬度不會增加，而且表面產生很多裂紋，易使耐磨層脫落。
發明內容
本發明提供了一種焊絲及其製造方法，可很好的解決以上問題。本發明的目的是在高鉻鑄鐵堆焊材料的基礎上添加一定量的鑰元素來解決一般堆焊材料在磨損條件硬度小、耐磨性差的問題。本發明提供了一種焊絲，包括低碳鋼外皮和藥芯，所述焊絲焊接後形成堆焊層，所述堆焊層包括以下合金元素按重量百分比計算，C為3. 5% 6. 5%，Cr為16% 35%，
Si為 O. 5% 2. 5%，Mn 為 O. 5% 2. 5%，Mo 為 O. 5% 3. 5%。根據本發明的具體技術方案，其中，所述藥芯重量佔所述焊絲重量為35% 65%。根據本發明的具體技術方案，其中，所述藥芯由以下合金粉末組成高碳鉻鐵、低碳鉻鐵和金屬鉻中的一種或幾種，錳鐵或矽錳合金中的一種，鑰鐵，鎳粉，霧化矽鐵粉，石墨，鐵粉。根據本發明的具體技術方案，其中，所述藥芯由以下合金粉末組成按重量百分比計算，高碳鉻鐵46%或低碳鉻鐵43%中的一種、錳鐵12%或矽錳合金15%中的一種、鑰鐵1.5%、鎳粉0.5%、霧化矽鐵粉20 %、石墨10 %、鐵粉10 %。根據本發明的具體技術方案，其中，所述藥芯由以下合金粉末組成按重量百分比計算，高碳鉻鐵52%或低碳鉻鐵48%中的一種、錳鐵12%或矽錳合金16%中的一種、鑰鐵2.4%,鎳粉0.5%、霧化矽鐵粉20 %、石墨9 %、鐵粉4.1%。根據本發明的具體技術方案，其中，所述藥芯由以下合金粉末組成按重量百分比計算，高碳鉻鐵41 %或低碳鉻鐵41 %中的一種、鉻粉6 %、錳鐵12 %或矽錳合金12 %中的一種、鑰鐵3. O %、鎳粉0.5%、霧化矽鐵粉20 %、石墨15 %、鐵粉2.5%。根據本發明的具體技術方案，其中，採用明弧焊接。本發明還提供了上述焊絲的製造方法,選用寬度為12mm 16mm、厚度為O. 3mm
O.5mm的低碳鋼外皮，先將所述低碳鋼外皮軋製成U形，再向U形槽中加入藥芯，然後將U形槽合口，使藥芯包裹其中，然後經拔絲機拉拔到直徑為2. 4mm 2. 8_。根據本發明的具體技術方案，其中，所述藥芯重量佔所述焊絲重量為35% 65%。根據本發明的具體技術方案，其中，所述藥芯由以下合金粉末組成高碳鉻鐵、低碳鉻鐵和金屬鉻中的一種或幾種，錳鐵或矽錳合金中的一種，鑰鐵，鎳粉，霧化矽鐵粉，石墨，鐵粉。根據本發明的具體技術方案，其中，所述合金粉末的粒度為過60目 80目。本發明的焊絲焊接後形成的堆焊層包含鑰元素，由於鑰元素形成碳化物的能力比鉻強，且鑰可增加鑄鐵的淬透性，抑制珠光體的析出，促使基體中馬氏體組織的形成，因而可顯著提高碳化物和基體的硬度；本發明的焊絲具有焊接後形成的堆焊層硬度高、碳化物顆粒細小、衝擊磨損性能優越等特點。
具體實施例方式下面以具體實施例的方式說明本發明，但是本發明決不僅限於下列實施例。一種焊絲，包括低碳鋼外皮和藥芯，所述焊絲焊接後形成堆焊層，所述堆焊層包括以下合金元素按重量百分比計算，C為3. 5% 6. 5%，Cr為16% 35%，Si為O. 5%
2.5%，Mn 為 O. 5% 2. 5%，Mo 為 O. 5% 3. 5%。Mo是強碳化物形成元素，可以穩定高鉻鑄鐵中的碳化物，Mo與碳不僅能形成初生碳化物，而且可形成二次碳化物，降低奧氏體中碳的濃度，使奧氏體不穩定，提高馬氏體轉變溫度Ms。極小的碳化鑰顆粒均勻分布於組織中，可提高堆焊金屬性能，在結晶時也可作為外來核心，控制結晶過程中晶粒的長大和碳化物晶界的移動，從而細化組織，改善碳化物分布，減少粗大的柱狀晶組織。同時，含鑰的碳化物硬度很高，可達HV2250，並彌散分布於基體中，不僅對基體起到強韌化作用，還和^6、&)7(3、斤6，(>)23(6—道成為堆焊層中的耐磨硬質相，使堆焊層的抗裂性和耐磨性都得到了明顯的改善。在高鉻鑄鐵材質的基礎上通過添加鑰元素，由於鑰元素形成碳化物的能力比鉻強，且鑰可增加鑄鐵的淬透性，抑制珠光體的析出，促使基體中馬氏體組織的形成，因而可顯著提高碳化物和基體的硬度。低碳鋼一般指碳含量低於O. 25% (按重量百分比計算)的碳素鋼。所述藥芯重量佔所述焊絲重量為35% 65%。所述藥芯由以下合金粉末組成高碳鉻鐵、低碳鉻鐵和金屬鉻中的一種或幾種，錳鐵或矽錳合金中的一種，鑰鐵，鎳粉，霧化矽鐵粉，石墨，鐵粉。鉻鐵按其成分含碳量的不同可分為高碳、中碳和低碳，其中含碳量大於5% (按重量百分比計算)為高碳鉻鐵，含碳量在O. 5% -5% (按重量百分比計算)為中碳鉻鐵，含碳量小於O. 5% (按重量百分比計算)為低碳鉻鐵。霧化矽鐵粉中的「霧化」是指在熔煉矽鐵過程中用高壓水霧化生產的，其生產過程中雜質含量少，純淨化高，相對比其他方法冶煉出來的價格高。本發明的焊絲焊接後形成的堆焊層與現有技術相比具有更高耐磨性的原因是在藥芯中加入I. 0% 4. 5% (按重量百分比計算)的鑰鐵，使焊絲焊接後形成的堆焊層組織中含有細小的MoC和Mo2C硬質相，硬度為HV2250，這種堅硬的硬質相具有簡單的六方結構，在衝擊變形的過程中，具有一定的變形能力。本發明的焊絲採用明弧焊接。一種上述焊絲的製造方法,選用寬度為12mm 16mm、厚度為O. 3mm O. 5mm的低碳鋼外皮，先將所述低碳鋼外皮軋製成U形，再向U形槽中加入藥芯，然後將U形槽合口，使藥芯包裹其中，然後經拔絲機拉拔到直徑為2. 4mm 2. 8_。所述藥芯重量佔所述焊絲重量為35% 65%。所述藥芯由以下合金粉末組成高碳鉻鐵、低碳鉻鐵和金屬鉻中的一種或幾種，錳鐵或矽錳合金中的一種，鑰鐵，鎳粉，霧化矽鐵粉，石墨，鐵粉。所述合金粉末的粒度為過60目 80目。
過60目 80目中的「過」是指小於的意思。實施例I選用寬度為16mm、厚度為O. 5mm的低碳鋼外皮，先將所述低碳鋼外皮軋製成U形，再向U形槽中加入藥芯，所述藥芯由以下合金粉末組成按重量百分比計算，高碳鉻鐵46 %、錳鐵12 %、鑰鐵I. 5 %、鎳粉0.5%、霧化矽鐵粉20 %、石墨10 %、鐵粉10 %，將所取合金粉末充分混合均勻，然後通過送粉器將合金粉末加入U形槽中，填充率為48 %，將U形槽合口，使合金粉末包含其中，然後經拔絲機拉拔到直徑為2. 4_。該焊絲焊接後形成堆焊層，所述堆焊層包括以下合金元素按重量百分比計算，C為 5. 7%，Cr 為 24%，Si 為 I. 2%，Mn 為 O. 9%，Mo 為 I. 3%。實施例2選用寬度為16mm、厚度為O. 5mm的低碳鋼外皮，先將所述低碳鋼外皮軋製成U形，再向U形槽中加入藥芯，所述藥芯由以下合金粉末組成按重量百分比計算，低碳鉻鐵43 %、矽錳合金15 %、鑰鐵I. 5 %、鎳粉0.5%、霧化矽鐵粉20 %、石墨10 %、鐵粉10 %，將所取合金粉末充分混合均勻，然後通過送粉器將合金粉末加入U形槽中，填充率為48 %，將U形槽合口，使合金粉末包含其中，然後經拔絲機拉拔到直徑為2. 4_。該焊絲焊接後形成堆焊層，所述堆焊層包括以下合金元素按重量百分比計算，C為 5. 3%，Cr 為 26%，Si 為 2. 1%，Mn 為 O. 7%，Mo 為 I. 3%。實施例3選用寬度為16mm、厚度為O. 35mm的低碳鋼外皮,先將所述低碳鋼外皮軋製成U形，再向U形槽中加入藥芯，所述藥芯由以下合金粉末組成按重量百分比計算，高碳鉻鐵
52%、錳鐵12 %、鑰鐵2. 4 %、鎳粉0.5%、霧化矽鐵粉20 %、石墨9 %、鐵粉4. I %，將所取合金粉末充分混合均勻，然後通過送粉器將合金粉末加入U形槽中，填充率為51 %，將U形槽合口，使合金粉末包含其中，然後經拔絲機拉拔到直徑為2. 8_。該焊絲焊接後形成堆焊層，所述堆焊層包括以下合金元素按重量百分比計算，C為 6. 2%，Cr 為 28%，Si 為 I. 2%，Mn 為 O. 9%，Mo 為 2. 1%。實施例4選用寬度為16mm、厚度為O. 35mm的低碳鋼外皮,先將所述低碳鋼外皮軋製成U形，再向U形槽中加入藥芯，所述藥芯由以下合金粉末組成按重量百分比計算，低碳鉻鐵48 %、矽錳合金16 %、鑰鐵2.4%、鎳粉0.5%、霧化矽鐵粉20 %、石墨9 %、鐵粉4. I %，將所取合金粉末充分混合均勻，然後通過送粉器將合金粉末加入U形槽中，填充率為51%，將U形槽合口，使合金粉末包含其中，然後經拔絲機拉拔到直徑為2. 8_。該焊絲焊接後形成堆焊層，所述堆焊層包括以下合金元素按重量百分比計算，C為 5. 5%，Cr 為 28%，Si 為 2. 5%，Mn 為 I. 0%，Mo 為 2. 1%。實施例5選用寬度為12mm、厚度為O. 3mm的低碳鋼外皮，先將所述低碳鋼外皮軋製成U形，再向U形槽中加入藥芯，所述藥芯由以下合金粉末組成按重量百分比計算，高碳鉻鐵41 %、鉻粉6 %、錳鐵12 %、鑰鐵3. O %、鎳粉O. 5 %、霧化矽鐵粉20 %、石墨15 %、鐵粉2.5%，將所取合金粉末充分混合均勻，然後通過送粉器將合金粉末加入U形槽中，填充率為41 %，將U形槽合口，使合金粉末包含其中，然後經拔絲機拉拔到直徑為2. 6mm。該焊絲焊接後形成堆焊層，所述堆焊層包括以下合金元素按重量百分比計算，C為 6. 3%，Cr 為 25%，Si 為 I. 2%，Mn 為 O. 9%，Mo 為 2. 7%。 實施例6選用寬度為12mm、厚度為O. 3mm的低碳鋼外皮，先將所述低碳鋼外皮軋製成U形，再向U形槽中加入藥芯，所述藥芯由以下合金粉末組成按重量百分比計算，低碳鉻鐵41%,鉻粉6 %、矽錳合金12 %、鑰鐵3. O %、鎳粉0.5%、霧化矽鐵粉20 %、石墨15 %、鐵粉2.5%,將所取合金粉末充分混合均勻，然後通過送粉器將合金粉末加入U形槽中，填充率為41 %，將U形槽合口，使合金粉末包含其中，然後經拔絲機拉拔到直徑為2. 6mm。該焊絲焊接後形成堆焊層，所述堆焊層包括以下合金元素按重量百分比計算，C為 6. 1%，Cr 為 25%，Si 為 I. 5%，Mn 為 O. 7%，Mo 為 2. 7%。取實施例I 實施例6的焊絲，以Q235鋼板為母材，進行焊接試驗。採用直流反接法，在全自動焊機下進行平板明弧堆焊，焊接電流380A 480A，焊接電壓29V 32V，焊接速度4.5m/min，幹伸長30mm。焊前不需要預熱，焊後不需要熱處理，觀察焊接過程。結果表明焊縫成形好、有極少量渣，焊接過程穩定，飛濺少。本發明的焊絲具有焊接後形成的堆焊層硬度高、碳化物顆粒細小、衝擊磨損性能優越等特點。以上所述的僅是本發明的原理和優選實施例。應當指出，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干的變形和改進，也應視為屬於本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種焊絲，包括低碳鋼外皮和藥芯，其特徵在於所述焊絲焊接後形成堆焊層，所述堆焊層包括以下合金元素按重量百分比計算，C為3. 5% 6. 5%，Cr為16% 35%，Si為 O. 5% 2. 5%，Mn 為 O. 5% 2. 5%，Mo 為 O. 5% 3. 5%。
2.根據權利要求I所述的焊絲，其中，所述藥芯重量佔所述焊絲重量為35% 65%。
3.根據權利要求I所述的焊絲，其中，所述藥芯由以下合金粉末組成高碳鉻鐵、低碳鉻鐵和金屬鉻中的一種或幾種，錳鐵或矽錳合金中的一種，鑰鐵，鎳粉，霧化矽鐵粉，石墨，鐵粉。
4.根據權利要求3所述的焊絲，其中，所述藥芯由以下合金粉末組成按重量百分比計算，高碳鉻鐵46%或低碳鉻鐵43%中的一種、錳鐵12%或矽錳合金15%中的一種、鑰鐵1.5%、鎳粉0.5%、霧化矽鐵粉20%、石墨10%、鐵粉10%。
5.根據權利要求3所述的焊絲，其中，所述藥芯由以下合金粉末組成按重量百分比計算，高碳鉻鐵52%或低碳鉻鐵48%中的一種、錳鐵12%或矽錳合金16%中的一種、鑰鐵2.4%,鎳粉0.5%、霧化矽鐵粉20 %、石墨9 %、鐵粉4.1%。
6.根據權利要求3所述的焊絲，其中，所述藥芯由以下合金粉末組成按重量百分比計算，高碳鉻鐵41 %或低碳鉻鐵41 %中的一種、鉻粉6 %、錳鐵12或矽錳合金12 %中的一種、鑰鐵3. O %、鎳粉0.5%、霧化矽鐵粉20 %、石墨15 %、鐵粉2.5%。
7.—種權利要求I所述的焊絲的製造方法，其特徵在於選用寬度為12mm 16mm、厚度為O. 3mm O. 5mm的低碳鋼外皮,先將所述低碳鋼外皮軋製成U形,再向U形槽中加入藥芯，然後將U形槽合口，使藥芯包裹其中,然後經拔絲機拉拔到直徑為2. 4mm 2. 8_。
8.根據權利要求7所述的焊絲的製造方法，其中，所述藥芯重量佔所述焊絲重量為35% 65%。
9.根據權利要求7所述的焊絲的製造方法，其中，所述藥芯由以下合金粉末組成高碳鉻鐵、低碳鉻鐵和金屬鉻中的一種或幾種，錳鐵或矽錳合金中的一種，鑰鐵，鎳粉，霧化矽鐵粉，石墨，鐵粉。
10.根據權利要求9所述的焊絲的製造方法，其中，所述合金粉末的粒度為過60目 80目。
全文摘要
本發明提供了一種焊絲及其製造方法，所述焊絲包括低碳鋼外皮和藥芯，所述焊絲焊接後形成堆焊層，所述堆焊層包括以下合金元素按重量百分比計算，C為3.5％～6.5％，Cr為16％～35％，Si為0.5％～2.5％，Mn為0.5％～2.5％，Mo為0.5％～3.5％。本發明的焊絲具有焊接後形成的堆焊層硬度高、碳化物顆粒細小、衝擊磨損性能優越等特點。
文檔編號B23K35/368GK102962601SQ20121044154
公開日2013年3月13日 申請日期2012年11月7日 優先權日2012年11月7日
發明者王存, 張會江, 王斌 申請人:北京奧邦焊業有限公司