[發(fā)明專利]一種原位合成WC及W6C型碳化物增強(qiáng)自保護(hù)堆焊藥芯焊絲及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610609693.3
• 申請(qǐng)日: 2016-07-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106041358B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-02-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉大雙;吳銘方;祁凱
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇科技大學(xué)
• 主分類號(hào): B23K35/30
• 分類號(hào): B23K35/30;B23K35/368;B23K35/40
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)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，具體地涉及一種原位合成WC及W₆C型碳化物增強(qiáng)自保護(hù)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。其中以碳化鎢為主要硬質(zhì)相的碳化鎢堆焊合金抗磨粒磨損性能優(yōu)越，在嚴(yán)苛磨粒磨損工況條件下的耐磨部件修復(fù)或再制造上獲得廣泛使用。傳統(tǒng)碳化鎢堆焊合金的制造，一般是依靠管狀焊絲采用高頻加熱和氣焊進(jìn)行，而采用電弧堆焊，會(huì)使添加在藥芯中的碳化鎢顆粒燒損嚴(yán)重，對(duì)耐磨性造成不良影響。因此，開(kāi)發(fā)一種能夠有效避免碳化鎢燒蝕的耐磨堆焊藥芯焊絲，具有重要的工程應(yīng)用價(jià)值。

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(wèn)題，本發(fā)明提供一種原位合成WC及 W₆C型碳化物增強(qiáng)自保護(hù)堆焊藥芯焊絲及其制備方法。

技術(shù)內(nèi)容：為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明提出一種原位合成WC及W₆C型碳化物增強(qiáng)自保護(hù)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：6～12％的高碳錳鐵，50～60％的鎢粉，6～12％的電解錳粉，8～ 12％的石墨，1～3％的硼鐵，1～3％的鋁鎂合金，1～3％的硅錳合金，余量為鐵粉，其中，硼鐵、鋁鎂合金及硅錳合金均以60目和200目?jī)煞N粒度添加，藥芯粉末占焊絲總重的50-55％。

優(yōu)選地，所述的原位合成WC及W₆C型碳化物增強(qiáng)自保護(hù)堆焊藥芯焊絲，在其堆焊合金組織中形成先析WC碳化物和W₆C及部分馬氏體組成的共晶，堆焊層硬度高達(dá) 62～66HRC。

優(yōu)選地，所述的高碳錳鐵含碳量為7.8～8.2wt％，含錳量為70～82wt％，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；所述的硅錳合金含硅量為47～53wt％，其余為錳。

優(yōu)選地，所述藥芯中60目的硼鐵和200目的硼鐵以質(zhì)量比1:1組合的方式加入。

優(yōu)選地，所述藥芯中60目的鋁鎂合金和200目的鋁鎂合金以質(zhì)量比1:1組合的方式加入。

優(yōu)選地，所述藥芯中60目的硅錳合金和200目的硅錳合金以質(zhì)量比1:1組合的方式加入。

優(yōu)選地，所述藥芯中，所述藥芯中的高碳錳鐵、鎢粉、電解錳粉、石墨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。

上述原位合成WC及W₆C型碳化物增強(qiáng)自保護(hù)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(guò)送粉裝置將藥芯粉末按焊絲總重的50-55％加入到U形槽中；

(2)將U形槽合口，使藥芯包裹其中，通過(guò)拉絲模，逐道拉拔、減徑，最后使其直徑達(dá)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：

高碳錳鐵：向堆焊金屬中過(guò)渡合金元素錳，并提供C元素。

鎢粉：向堆焊合金中過(guò)渡合金元素W，成為形成WC及W₆C硬質(zhì)相的必要元素。

石墨：提供C元素，以與熔池中的W發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成WC及W₆C硬質(zhì)相。

硼鐵：脫氧，改善熔池流動(dòng)性。

鋁鎂合金：脫氧，固氮，增強(qiáng)自保護(hù)效果。

硅錳合金：脫氧，增強(qiáng)自保護(hù)效果；過(guò)渡合金元素Mn及元素Si。

由上述技術(shù)方案和藥芯中各組分的作用簡(jiǎn)述可以明了，本發(fā)明由于在藥芯中添加了足量的W和C并配合其他藥芯組分，它們?cè)诤附右苯鹑垠w中發(fā)生反應(yīng)，梯次析出WC 及W₆C型復(fù)合硬質(zhì)相，原位合成的碳化鎢硬質(zhì)相有效避免了外加碳化鎢顆粒的燒蝕難題，并使得耐磨骨架的結(jié)構(gòu)緊密且充分，堆焊合金耐磨性優(yōu)異，達(dá)到了本發(fā)明的目的。