[發(fā)明專利]一種鎳韌化高鉻鑄鐵型自保護堆焊藥芯焊絲及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610609326.3
• 申請日: 2016-07-28
• 公開（公告）號: CN106041357B
• 公開（公告）日: 2018-04-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉大雙;吳銘方;魏萍;祁凱;石銘霄
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇科技大學
• 主分類號: B23K35/30
• 分類號: B23K35/30;B23K35/368;B23K35/40
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務(wù)所(普通合伙)32204
• 代理人: 黃天天

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于材料加工工程中的焊接領(lǐng)域，具體地涉及一種鎳韌化高鉻鑄鐵型自保護堆焊藥芯焊絲及其制備方法。

背景技術(shù)

堆焊作為一種綠色制造工藝，廣泛應(yīng)用于各類耐磨部件的修復(fù)或再制造。由于成本低廉加之便于制備，以M₇C₃型碳化物(M＝Cr，F(xiàn)e)為耐磨骨架的高鉻鑄鐵堆焊合金得到廣泛應(yīng)用。高鉻鑄鐵堆焊合金過共晶組織中粗大的M₇C₃型碳化物，一方面對于提高耐磨性多有裨益，另一方面其本身容易出現(xiàn)冶金缺陷及微裂紋，脆性很大，成為堆焊合金在服役過程中發(fā)展成為宏觀裂紋甚至開裂破壞的重要原因。因此，克服傳統(tǒng)高鉻鑄鐵型堆焊合金抗裂性差的缺陷，是近年來發(fā)展堆焊技術(shù)的一個熱點課題。

通常采用降低C及合金元素含量的辦法，使得高鉻鑄鐵型堆焊合金由過共晶組織向亞共晶組織轉(zhuǎn)變，以獲得足夠的韌性；然而降低C及合金元素含量會同時導(dǎo)致堆焊合金硬度明顯下降，耐磨性也無法得以保證。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種鎳韌化高鉻鑄鐵型自保護堆焊藥芯焊絲及其制備方法。

技術(shù)內(nèi)容：為實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明提出一種鎳韌化高鉻鑄鐵型自保護堆焊藥芯焊絲，包括低碳鋼帶和藥芯，藥芯填充于鋼帶中，所述的藥芯成分質(zhì)量百分含量范圍如下：55～65％的高碳鉻鐵，16～24％的鎳粉，0.5～1％的60目石墨，1～2％的200目石墨，1～5％的60目硼鐵，1～3％的200目硼鐵，1～2％的60目鋁鎂合金，1～2％的200目鋁鎂合金，1～2％的60目錳粉，1～3％的200目錳粉，余量為鐵粉，藥芯粉末按本發(fā)明焊絲總重的50-56％。

最為優(yōu)選，所述的高碳鉻鐵含碳量為9～10wt％，含鉻量為60～70wt％，其余為鐵；所述的硼鐵含硼量為19～25wt％，其余為鐵；所述的鋁鎂合金含鋁量為47～53wt％，其余為鎂。

優(yōu)選地，所述藥芯中不同粒度的石墨：60目的石墨和200目的石墨，并以質(zhì)量比0.5～1：1～2組合的方式加入。

優(yōu)選地，所述藥芯中不同粒度的硼鐵：60目的硼鐵和200目的硼鐵，并以質(zhì)量比1～5：1～3組合的方式加入。

優(yōu)選地，所述藥芯中不同粒徑的鋁鎂合金：60目的鋁鎂合金和200目的鋁鎂合金，并以質(zhì)量比1～2：1～2組合的方式加入。

優(yōu)選地，所述藥芯中不同粒徑的錳粉：60目的錳粉和200目的錳粉，并以質(zhì)量比1～2：1～3組合的方式加入。

優(yōu)選地，所述藥芯中，所述藥芯中的高碳鉻鐵、鎳粉及鐵粉組分的粒徑均等于80目。

優(yōu)選地，所述藥芯中，所述低碳鋼帶厚度×寬度為0.5×21mm。

優(yōu)選地，所述藥芯中，所述焊絲的直徑為2.8mm、3.2mm、3.5mm、3.8mm和4.2mm中的任意一種。

上述鎳韌化高鉻鑄鐵型自保護堆焊藥芯焊絲的制備方法，包括如下步驟：

(1)利用成型軋輥將低碳鋼鋼帶軋成U形，然后通過送粉裝置將本發(fā)明的藥芯粉末按本發(fā)明焊絲總重的50-56％加入到U形槽中；

(2)將U形槽合口，使藥芯包裹其中，通過拉絲模，逐道拉拔、減徑，最后使其直徑達到2.8～4.2mm，得到最終產(chǎn)品。

在上述藥芯中各組分主要作用如下：

高碳鉻鐵：向堆焊金屬中過渡合金元素Cr，并提供C元素。

鎳粉：擴大基體組織中奧氏體相，并固溶強化基體組織。

硼鐵：脫氧，降低熔池表面張力，改善焊道成形。

石墨：提供C元素，脫氧形成CO，并降低焊接氣氛中的氧分壓和氮分壓。

鋁鎂合金：脫氧，固氮，增強自保護效果。

錳粉：脫氧，增強自保護效果；過渡合金元素Mn。

由上述技術(shù)方案和藥芯中各組分的作用簡述可以明了，本發(fā)明由于在藥芯中添加了較大含量的Ni元素，其在堆焊合金組織中聚集于基體之中，其作為一種奧氏體形成元素，將有效增加奧氏體物相，這將極有利于改善合金韌性，提高其抗裂性。另一方面，Ni存在于基體中起到固溶強化作用，也起到一定的強化效果。堆焊組織由先析M₇C₃碳化物，M₃C碳化物，馬氏體和Ni固溶強化的奧氏體構(gòu)成，該微觀組織是堆焊合金具有優(yōu)良耐磨性的基礎(chǔ)。