一種高硬度耐磨堆焊焊條的製作方法
2023-05-17 16:15:16
一種高硬度耐磨堆焊焊條的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種高硬度耐磨堆焊焊條，包括焊芯和藥皮，所述藥皮包括以下質量百分比的成分：大理石20～25％；螢石10～15％；高碳鉻鐵15～24％；硼鐵20～28％；矽鐵2～5％；稀土氟化物或稀土氧化物1～3％；鈦鐵8～13％；石墨3～5.5％；鎳1～2.5％；中碳錳鐵1～3％；以及，鉬和鎢中的一種或兩種1～3％。本發明的焊條堆焊層金屬硬度高、不剝落、耐磨性強，可以多層堆焊，堆焊層硬度HRC為64～70，焊接工藝性能優良，能有效提高被堆工件的耐磨性能和使用壽命。
【專利說明】一種高硬度耐磨堆焊焊條
【技術領域】
[0001] 本發明涉及堆焊焊條工藝【技術領域】，尤其涉及一種可用於多層堆焊的高硬度耐磨 堆焊焊條。
【背景技術】
[0002] 在我國硬面堆焊材料中，堆焊焊條約佔70 %，在焊接材料中具有舉足輕重的地位。 堆焊焊條設計製造過程中，為了提高硬度而加入大量的石墨及其他合金，形成碳化合金，這 種材料碳當量高、塑性低、應力大，容易剝落。而且採用大重量係數的方法，藥皮厚，影響焊 接工藝性。例如通過加入碳化鎢顆粒或增加碳含量來達到所需硬度，但在高溫環境條件下 容易出現覆面層的耐磨性和耐蝕性下降問題。
[0003] 硼能夠與碳原子結合形成硬度非常高的碳硼化合物，並且，硼與Fe、Ti、Cr、Mo等 形成硬度很高的化合物，提高堆焊層硬度。硼代替部分碳元素，形成硼化物，降低焊條的碳 當量；採用多元複合法，加入少量多種金屬元素，降低碳含量，利用元素之間相互作用及對 堆焊層基體金屬韌化，有效提高堆焊層金屬的抗裂性能、硬度、耐磨性；採用低S、P的H08T 碳鋼焊芯，改善堆焊層基體金屬夾雜物形態、數量，提高堆焊層金屬的抗裂性能；降低藥皮 中石墨含量，減小焊條外徑，藥皮重量係數小，改善焊條的工藝性能。
[0004] 另有研究表明，雖然加入較高的硼可以提高堆焊金屬的耐磨性和硬度，但是硼的 存在會降低堆焊層的韌性，提高堆焊層應力，增加裂紋傾向，堆焊時堆焊層剝落嚴重，不能 廣泛使用。
【發明內容】
[0005] 為了解決現有技術中的上述問題，本發明提供了一種高硬度耐磨堆焊焊條，達到 堆焊層硬度和韌性的匹配。
[0006] 本發明提供的高硬度耐磨堆焊焊條，包括焊芯和藥皮，所述藥皮包括以下質量百 分比的成分：大理石20?25% ;螢石10?15% ;高碳鉻鐵15?24% ;硼鐵20?28% ; 矽鐵2?5% ;稀土氟化物或稀土氧化物1?3% ;鈦鐵8?13% ;石墨3?5. 5% ;鎳1? 2. 5% ;中碳猛鐵1?3% ;以及，鑰和鶴中的一種或兩種1?3%。
[0007] 堆焊層的硬度和耐磨性取決於堆焊合金中所含硬質相的種類、數量、分布和形態， 韌性與堆焊層基體金屬組織形態等相關。硼化硬質相包括硼化鎢、硼化鑰等，較相應的碳化 硬質相顯微硬度更高，且硼資源在我國較為廉價，因此，採用硼化物提高堆焊層硬度和耐磨 性具有重要意義。單純的高硼堆焊或高碳堆焊，形成塊狀硼化物或碳化物，堆焊層脆性大， 容易出現裂紋甚至剝落，因此本發明採用多元複合法，在堆焊合金中加入少量多種合金元 素，調整各合金元素含量，達到堆焊層硬度和韌性的匹配。
[0008] 該堆焊焊條，其耐磨性能主要依靠用硼替代部分碳元素，降低焊條的碳當量，從而 提_焊接抗裂性能；加入初化兀素，提_基體初性，從而提_焊接抗裂性；降低焊條的重量 係數，提高焊條的焊接工藝性能。
[0009]藥皮組分為C、B、Cr、Ti、Ni，W或Mo合金以及礦物粉，Ti、Cr、Mo或W均可與C、B結合形成碳化物或硼化物，提高堆焊層金屬的硬度，通過調節B、C、Cr、Ti、Ni、Mo或W等元 素含量，依靠各元素之間相互作用，達到細化硼化物、碳化物、增加硬質相的種類和數量、增 加基體韌性、提高表面硬度和耐磨性、降低裂紋敏感性的目的。藥皮中加入鎳元素，可以提 高基體的韌性，降低剝落敏感性，稀土能夠韌化基體金屬、細化耐磨顆粒，提高堆焊層性能。
[0010] 大理石和螢石作為礦物原料加入，主要起造渣、造氣作用。調整大理石、螢石的含 量，作為調節焊條工藝性能的主要方式之一。
[0011] 商碳絡鐵：含碳量商，碳兀素過渡係數較石墨商；降低石墨加入量，減小藥皮重量 係數，改善焊條焊接工藝性能。鉻元素顯著提高合金的淬透性，促進馬氏體形成。鉻與硼 結合形成硬質相，彌散分布硬質相可以強化基體，細化晶粒，提高硬度和耐磨性，加入量為 15 ?24%。
[0012] 石墨：使合金中碳化物硬質相的數量達到要求，為兼顧焊條藥皮重量係數和堆焊 層金屬韌性，石墨加入量為3?5. 5%。
[0013]硼鐵：與Ti、Cr、W或Mo等元素形成硬質相硼化物，是提高硬度和耐磨性的主要組 織，其中優選低碳硼鐵。加入量過高，堆焊層硬度過高，顯著增加焊接內應力，容易剝落，力口 入量需在20?28%範圍內。
[0014]鑰和鎢中的一種或兩種：強碳化物形成元素，提高鋼的淬透性與回火穩定性，可降 低或抑制其他合金元素導致的回火脆性，具有細化組織、改善碳化物形貌的作用，有助於提 高耐磨性，改善韌性。
[0015] 鎳：增強堆焊層金屬基體韌性，提高堆焊金屬的綜合性能。鎳加入量需在1? 2. 5%範圍內。
[0016]稀土氟化物或稀土氧化物：稀土的氟化物或氧化物具有強烈的脫氧和去硫的能 力，對氫的吸附作用也很大，還可以改善夾雜物的形態和分布，改善堆焊層金屬組織，提高 抗裂能力。總體考慮，為改善組織性能，併兼顧生產成本和稀土利用率，加入量為1?3%。
[0017]中碳錳鐵：脫氧和控制硫磷有害作用。Mn不宜加入過多，過高導致馬氏體轉變時 產生粗大的針狀馬氏體，增加殘餘奧氏體數量，加入量需在1?3%範圍內。
[0018]優選地，所述藥皮的質量係數為50%。
[0019]優選地，所述高碳鉻鐵中碳的質量百分含量為15?20%。
[0020] 優選地，所述硼鐵為低碳硼鐵。
[0021] 優選地，所述矽鐵為45#霧化矽鐵。
[0022] 優選地，所述焊芯中S的質量百分含量< 0. 008%，P的質量百分含量< 0. 01%。 可以使用低S、P的H08T碳鋼焊芯。
[0023] 優選地，採用K2Nal水玻璃作為焊芯和藥皮的粘結劑。K2Nal水玻璃為外購產品， 水玻璃*K20/Na20重量比值為2 : 1。
[0024]與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：
[0025]本發明的高硬度耐磨堆焊焊條採用多元複合法，在C-B-Cr合金體系中，加入Ti、Ni、W或Mo合金元素，堆焊層金屬硬度高、不剝落、耐磨性強，可以多層堆焊。堆焊層硬度HRC 為64?70。焊條藥皮重量係數小，焊接工藝性能優良。採用低S、P的H08T碳鋼焊芯，改 善夾雜物的數量、形態，降低堆焊金屬磨損過程中產生剝落和開裂的概率，使耐磨性大大提 高。加入鎳和稀土氟化物或稀土氧化物，提高基體金屬韌性，能夠用於多層堆焊而沒有剝落 現象，提高被堆工件的耐磨性能和使用壽命。
【具體實施方式】
[0026] 下面結合具體實施例對本發明作進一步說明，以使本領域的技術人員可以更好地 理解本發明並能予以實施，但所舉實施例不作為對本發明的限定。
[0027] 實驗例1
[0028] -種高硬度耐磨堆焊焊條的焊芯採用低S、P的H08T碳鋼焊芯，其化學成分及含量 佔焊芯重量百分比見表1。.
[0029] 表1焊芯H08T的化學成分重量百分比（wt%)(-例）
[0030]
[0031] 實驗例2
【權利要求】
1. 一種高硬度耐磨堆焊焊條，包括焊芯和藥皮，其特徵在於，所述藥皮包括以下質量百 分比的成分：大理石20?25% ;螢石10?15% ;高碳鉻鐵15?24% ;硼鐵20?28% ; 矽鐵2?5% ;稀土氟化物或稀土氧化物1?3% ;鈦鐵8?13% ;石墨3?5. 5% ;鎳1? 2. 5 %;中碳猛鐵1?3 %;以及，鑰和鶴中的一種或兩種1?3 。
2. 根據權利要求1所述的高硬度耐磨堆焊焊條，其特徵在於，所述藥皮的質量係數為 50%。
3. 根據權利要求1所述的高硬度耐磨堆焊焊條，其特徵在於，所述高碳鉻鐵中碳的質 量百分含量為15?20%。
4. 根據權利要求1所述的高硬度耐磨堆焊焊條，其特徵在於，所述硼鐵為低碳硼鐵。
5. 根據權利要求1所述的高硬度耐磨堆焊焊條，其特徵在於，所述矽鐵為45#霧化矽 鐵。
6. 根據權利要求1所述的高硬度耐磨堆焊焊條，其特徵在於，所述焊芯中S的質量百分 含量彡0. 008%，P的質量百分含量彡0. 01%。
7. 根據權利要求1?6任一所述的高硬度耐磨堆焊焊條，其特徵在於，採用K2Nal水玻 璃作為焊芯和藥皮的粘結劑。
【文檔編號】B23K35/365GK104400259SQ201410581829
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年10月27日 優先權日:2014年10月27日
【發明者】劉玉雙, 張亞平, 田海成, 李磊, 韓海峰 申請人:武漢鐵錨焊接材料股份有限公司