[發明專利]一種自保護明弧堆焊藥芯焊絲及其應用方法

有效

• 申請號: 202111562282.0
• 申請日: 2021-12-20
• 公開（公告）號: CN114055015B
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發明（設計）人: 龔建勛;董海龍;劉書同;艾孝文;肖志強;張明華
• 申請（專利權）人: 湘潭大學
• 主分類號: B23K35/30
• 分類號: B23K35/30;B23K9/04;B23K35/02
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本發明公開了一種自保護明弧堆焊藥芯焊絲及其應用方法。該藥芯焊絲采用H08A冷軋薄鋼帶為外層包皮，并于包皮內配以高碳鉻鐵、鈮鐵、中碳錳鐵、硅鐵、釩鐵、碳化鈦粉、超微細石墨、鱗片石墨、超微細鋁粉和還原鐵粉構成粉芯，經自保護明弧堆焊，形成一種包含胞狀奧氏體基體、胞狀晶內原位析出的(Nb,V,Ti)C復合相和沿晶斷續聚集態分布的(Fe,Cr,Mn)₂₃C₆相的組織結構的耐磨合金。該自保護明弧堆焊合金既有高體積分數的奧氏體韌性基體，又含有適量硬質耐磨相的藥芯焊絲，可應用于耐沖擊磨粒磨損工況下零部件堆焊耐磨合金層，如：挖掘機的斗齒、磨機襯板等。

技術領域

本發明屬于堆焊藥芯焊絲技術領域，具體涉及一種自保護明弧堆焊藥芯焊絲及其應用方法。

背景技術

作為一種常規的表面工程技術，堆焊不僅可快速修復因長期服役而磨損失效的先進機械零件，而且用來制備復合耐磨零件，這對于實現資源的循環快速利用具有積極的意義。

堆焊材料主要有藥皮焊條、藥芯焊絲等，其中藥芯焊絲可在線連續堆焊作業，熔敷效率高。藥芯焊絲主要堆焊方法有：埋弧焊、氣保護或者自保護明弧焊，其中自保護明弧焊不需要外加保護氣體，如二氧化碳、氬氣等，可直接利用氣保護焊或者埋弧焊原有設備作業，靈活性和自適應性強。此外，明弧作業可觀察堆焊熔池的情況，便于調整焊接工藝而獲得無氣孔和無裂紋等缺陷的高質量焊縫，受到不少一線企業的眷顧。

然而，自保護明弧藥芯焊絲需要自生保護氣體，這對其藥芯焊絲的成分配備提出了非常高的要求，即其既要滿足耐磨性等機械性能要求，又要滿足自保護工藝性能要求，因而配方創新方面需加大力度。實踐經驗顯示，要想獲得一種耐磨性和自保護性能兼優的藥芯焊絲并不是一件容易的事情，需要理念和實踐經驗的雙重優化配合。

對于藥芯焊絲堆焊合金來說，有的強調其耐磨性，要求硬度越高越好；有的著重于抗裂性，要求合金韌性越高越好。這是針對不同磨損工況而作出的某一方面要求。工件實際磨損狀況屬于一個系統工程，對其合金的各項性能都有要求。如硬度高，不免韌性低下，即抗裂性差；如韌性高，耐磨性則不達標。在研制實踐中，耐磨性和韌性往往表現為一個矛盾體，往往顧此失彼。研究表明，堆焊合金不僅取決于所含硬質相的數量、分布及尺度，而且與基體數量、尺度等因素有關，獲得耐磨性和韌性均佳的堆焊藥芯焊絲成為焊接技術人員一直孜孜以求而努力解決的目標。

堆焊合金的硬質相主要有碳化物、硼化物等兩種常用類型，氮化物、硅化物等制備技術難度高，且成本高，應用偏少。合金基體類型主要有：鐵素體、馬氏體和奧氏體等三種，其中鐵素體偏軟，但常出現于高鉻和高硼合金，有不少文獻將之誤認為奧氏體，但所述文獻XRD譜表征結果多為鐵素體；馬氏體包含低碳板條狀馬氏體和高碳孿晶馬氏體等類型，前者強韌性高，抗裂性好，但基本不耐磨粒磨損，作為強度用鋼的相組織；高碳孿晶馬氏體多為隱針馬氏體，具有一定耐磨性和韌性，但高組分量的堆焊合金，析出數量偏少；以奧氏體為基體的高錳鋼具有良好的韌性，表現為奧氏體基體能吸收大量的沖擊功,抑制裂紋在磨損亞表層中的產生與擴展，工件不易發生微觀斷裂和疲勞剝落磨損；該合金在受到沖擊載荷的作用后,表面形變誘發馬氏體相變，從而降低了磨粒切削和變形磨損。但是，對于沖擊磨粒的磨損工況，如著名Mn13型Hadfield鋼等，表現不理想，主要在于其硬質相偏少。

發明內容

本發明的目的之一在于針對現有堆焊合金存在的上述缺陷，提供一種所堆焊合金既有高體積分數的奧氏體韌性基體，又含有適量硬質耐磨相的自保護明弧堆焊藥芯焊絲。

本發明的上述目的是通過如下的技術方案來實現的：

該種自保護明弧堆焊藥芯焊絲，它以H08A冷軋薄鋼帶為外層包皮，并于該包皮內配以各種粉末組分構成粉芯，經自保護明弧堆焊，形成一種包含胞狀奧氏體基體、胞狀晶內原位析出的(Nb,V,Ti)C復合相和沿晶斷續聚集態分布的(Fe,Cr,Mn)₂₃C₆相的組織結構的耐磨合金；