[發明專利]鈮強化耐磨埋弧堆焊藥芯焊絲

無效

• 申請號: 201010197421.X
• 申請日: 2010-06-11
• 公開（公告）號: CN101856776A
• 公開（公告）日: 2010-10-13
• 發明（設計）人: 楊可;包曄峰;蔣永鋒
• 申請（專利權）人: 河海大學常州校區
• 主分類號: B23K35/368
• 分類號: B23K35/368;B23K35/30
• 代理公司: 常州市天龍專利事務所有限公司 32105
• 代理人: 夏海初

技術領域

本發明涉及一種鈮強化耐磨埋弧堆焊藥芯焊絲，屬于焊接材料技術領域。

背景技術

藥芯焊絲，是將合金元素(粉體藥芯)包裹在鋼皮中，經拉拔成不同直徑而成的藥芯焊絲。

藥芯焊絲經焊接熔化后，形成具有耐磨損、耐腐蝕和耐高溫等特殊性能的合金焊層。藥芯焊絲埋弧焊，在修復和復合制造中占有重要的地位，廣泛應用于機械工程結構的高耐磨損等機械結構件的復合部位。

目前堆焊修復的耐磨藥芯焊絲，一般都含有碳、鉻、硅、錳等合金元素，很少或幾乎不含有強碳化物形成元素。

一般認為，增強材料表面強度和改善耐磨性的有效途徑，是提供材料的表面硬度和強韌性，較為理想的焊層組織結構為堅韌、連續的基體上均勻分布的高熔點、高硬度、穩定性好的質點。堆焊焊層的耐磨性主要由碳化物的種類、分布和面積比而定。耐磨粉體藥芯中所含有的鉻，在堆焊過程中與碳和鐵形成復合碳化物(Cr、Fe)₇C₃的六方棱柱性結構，其表面硬度為HV1200～1800，側面的硬度比正表面要稍低。由此可見，已有的用于堆焊修復的藥芯焊絲，遠不能滿足鋼鐵廠的軋輥，火力電廠的磨煤輥和工程挖掘機械等的復合制造和維修再造等的需求。

發明內容

本發明的目的在于，通過在粉體藥芯中添加鈮元素，由于鈮的過渡系數很高，燒損極少，鈮能充分過渡到堆焊熔池金屬中與碳優先結合，形成碳化鈮非自發形核的核心，而顯著細化晶粒，且由于碳化鈮能單獨存在于堆焊合金中，起到耐磨質點的作用，使耐磨性進一步提高，而提供一種鈮強化耐磨埋弧堆焊藥芯焊絲。

本發明實現其目的的技術方案是：

一種鈮強化耐磨埋弧堆焊藥芯焊絲，包括低碳鋼空心焊絲和設在所述空心焊絲內的粉體藥芯；所述粉體藥芯包括高碳鉻鐵、脫氧劑和鐵粉；所述粉體藥芯在所述空心焊絲內的填充率在30～50％范圍內，其特征在于：

a、所述粉體藥芯還包括鈮鐵，其各組分的重量百分含量是(％)：

高碳鉻鐵????????30～55；

鈮鐵????????????4～16；

鐵粉????????25～55；

脫氧劑??????3～8。

在上述藥芯成分中各組分的主要作用在于：

高碳鉻鐵：其成分為62.0～72.0％Cr，≤6.0％C，余為Fe。由它向堆焊合金中過渡合金元素。

鈮鐵：其成分為70.0～80.0％Nb，余為Fe，由它在堆焊焊層中優先與碳結合形成碳化鈮硬質耐磨相。

脫氧劑：是硅鐵或錳鐵或硅鐵和錳鐵。硅鐵成分為40.0～47.0％Si，余為Fe；錳鐵成分為75.0～85.0％Mn，余為Fe。通過硅錳的脫氧，而增加堆焊層金屬的強度和硬度。

鐵粉：向堆焊合金補充合金元素。

上述粉體藥芯在空心焊絲內的填充率，可根據實際使用要求和工況，在30％～50％之間調整。

由以上所給出的技術方案和粉體藥芯各組分的作用描述可以明了，本發明由于采用鎢這種強碳化物形成元素，且在堆焊高溫熔池中優先與碳反應生成NbC硬質相，且能均勻彌散分布在堆焊合金內，從而在細化晶粒提高強韌性的同時，提高了堆焊層的硬度，增強了耐磨性能，實現了本發明的目的。

在上述技術方案中，本發明主張所述低碳鋼空心焊絲是H08A鋼制件，或者是H10鋼制件。但不局限于此。試驗結果表明含碳量在0.2％以下的低碳鋼制件，都是可以用來制備本發明空心焊絲的。

在上述技術方案中，本發明還主張，所述脫氧劑是硅和錳2種金屬元素中的1種或2種。硅和錳，都是較低于鋁的強脫氧劑，其中硅的脫氧能力高于錳。若采用硅錳聯合脫氧，則其脫氧效果更加理想。為此，本發明予以推薦。這里應當注意SiO₂-MnO生成物在堆焊合金中的排渣情況。

上述技術方案得以實施后，其試用結果表明：本發明藥芯焊絲焊接工藝性能良好，堆焊層表面硬度分布均勻，平均硬度在HRC42～65范圍內，耐磨性為Q235碳鋼的10-30倍，并具有抗氣孔能力強以及合金化均勻程度高等優點，實現了本發明的初衷。

附圖說明

圖1是本發明一種具體實施方式的制備工藝流程圖。

具體實施方式

以下對照附圖，通過具體實施方式的描述，對本發明作進一步說明發明。

具體實施方式之一，如附圖1所示。

一種鈮強化埋弧堆焊藥芯焊絲，包括H08A低碳鋼空心焊絲和設在所述空心焊絲內的粉體藥芯，所述粉體藥芯的配比是：所述高碳鉻鐵32％，所述鈮鐵5％，脫氧劑所述硅鐵6％，鐵粉57％。填充率30％。藥芯焊絲堆焊層平均硬度HRC47。