[發明專利]一種高硼鐵基耐磨堆焊藥芯焊絲

無效

• 申請號: 201110247201.8
• 申請日: 2011-08-24
• 公開（公告）號: CN102284806A
• 公開（公告）日: 2011-12-21
• 發明（設計）人: 蔣建敏;賀定勇;翟東訓;趙有恒;王智慧;周正;王國紅;崔麗;李曉延
• 申請（專利權）人: 北京工業大學;北京焊博焊接材料有限公司
• 主分類號: B23K35/30
• 分類號: B23K35/30
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

技術領域

本發明涉及一種高硼鐵基耐磨堆焊藥芯焊絲，屬于焊接材料領域。可廣泛應用于電力、煤炭、冶金礦山、化工、機械等行業的機械耐磨件上，用于堆焊修復耐磨件，比如磨煤機磨輥、水輪機葉片、挖掘機斗齒、擠磚機絞龍、絞刀等。

背景技術

目前堆焊修復的藥芯焊絲一般都是高鉻鑄鐵系列的，即含有碳、鉻、硅、錳等合金元素，和一定的強碳化物形成元素，如鎢、鉬、鈮、釩等，其耐磨性主要是靠鉻在堆焊層中于碳和鐵形成的復合碳化物M7C3和強碳化物形成元素形成的NbC、WC、VC等作為耐磨骨架與基體形成良好的結合起到抗磨抗沖擊作用，應用已經較為深入和成熟。但是，近年來，鉻、鋁、鎳、鎢等合金供應日趨緊張，價格飛漲，導致普通鋼鐵耐磨合金，生產成本不斷攀升限制了高鉻鑄鐵的進一步推廣應用，硼是我國富有元素，在堆焊合金中，硼化物的硬度和熱穩定性均高于碳化物，特別是硼與鐵生成的FeB(HV1900)、Fe2B(HV1585)，與鈦形成成硼化鈦TiB₂(HV3400)顯微硬度均較高，因此硼系耐磨堆焊合金有著較好的應用前景。

有些適合低度沖擊的、磨粒磨損工礦的合金含有貴金屬如鎢、鈮、釩等很多，成本較高。例如中國專利耐磨堆焊合金材料涉及一種耐磨堆焊合金材料，其合金具體組成含量為：W?5～30％、Nb?2～15％、V?3～12％、Mo?1～8％、Cr?1～5％、B2～7％、稀土0.01～2％、余量為Fe。該發明不含碳元素，以重金屬硼化物為硬質強化相，硼化物在合金中起耐磨骨架作用，對合金基體相產生保護效應，顯微硬度均在HV1700～2800之間。該發明耐磨性較好但由于貴金屬很多，所以成本較高，專利公開號為CN?1086471A涉及一種碳化硼耐磨堆焊焊條其特征在于：藥皮中添加大劑量的碳化硼及一定量的鉻、鎳、鉬、鈦和少量的鎢、釩、鈮、稀土合金元素，貴金屬鎢、釩、鎳、鉬導致其成本較高，碳含量較高堆焊合金脆性大。又例如中國專利021394938一種堆焊用焊絲，其藥芯成分為Cr?25～30％，Ni?15～19％；Mn3～5；Si?2～5％；B?3.5～6％；C?1～3％，Fe余量。此發明耐磨性好但缺點為脆性大容易剝落，并且鎳鉻等金屬較多，成本較高。

發明內容

本發明為一種高硼鐵基耐磨堆焊藥芯焊絲，其耐磨性主要是靠硼鐵中的硼在堆焊層中與鐵形成的Fe2B、FeB，與鈦形成硼化鈦，其顯微硬度均較高，在耐磨合金中作為耐磨骨架對合金基體產生保護效應，本發明由低碳鋼包皮和芯部粉末組成。

為實現上述目的采取的技術方案為：一種高硼鐵基耐磨堆焊藥芯焊絲，焊絲由低碳鋼包皮和芯部粉末組成，其特征在于低碳鋼包皮中的鐵元素及芯部粉末，芯部粉末中的元素包括硼、碳、錳、硅元素，芯部粉末中的硼、碳、錳、硅元素所占焊絲重量百分比為：硼6～12％，碳0.1～3％，錳0.6～2％，硅0.3～1.5％，余量為鐵。

上述所述芯部粉末中還包括鈦元素，其中鈦元素占藥芯焊絲質量的0.3～3.5％。

上述耐磨堆焊藥芯焊絲的芯部粉末中還可以加入以下合金元素的一種或幾種，其所占焊絲的重量為：鉬(Mo)0～1％、鎳(Ni)0～1％、稀土(RE)0～1％、鋁鎂合金0～1.5％、Na/K變質劑0～1％。

稀土(RE)為鈰(Ce)、鑭(La)釹(Nd)其中的一種，或它們的混合物。

藥芯中主要成分作用如下：

引入硼元素，碳化硼或/和硼鐵：其中硼鐵引入硼元素堆焊層的硬度和耐磨性隨著硼含量的增加而增加；碳化硼引入硼元素，堆焊層的硬度和耐磨性隨著硼含量的增加而增加，主要作用為引入碳元素，在硼含量一定的條件下隨著碳含量的增加共晶組織中的含硼碳化物體積分數相應的增加，同時硬度得到提高但碳含量過高韌性下降。

錳鐵：Mn具有良好的脫氧和脫硫作用，并具有較強的固溶強化作用；能提高淬硬性。

45#硅鐵：Si能脫氧，并具有強烈的固溶強化作用，增加淬硬性和回火穩定性，提高耐熱性和耐蝕性，并可降低液態金屬表面張力。

鈦鐵：良好的脫氧作用的同時，與硼形成硼化鈦(TiB₂)硬質相進一步提高堆焊合金的耐磨損性能。

本發明高硼鐵基耐磨堆焊藥芯焊絲可以加入鋁鎂合金、鈮鐵，還可以加入少量的鉬、鎳進一步提高堆焊合金的性能。

本發明相對現有技術優點如下：