專利名稱：一種氮合金化的硬面合金藥芯焊絲材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于焊絲材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種氮合金化的硬面合金藥芯焊絲材料。
背景技術(shù)：
硬面合金藥芯焊絲材料主要用于鋼鐵冶金設(shè)備的軋輥、礦山機(jī)械和大型挖掘機(jī)等工程機(jī)械的堆焊修復(fù)和復(fù)合制造。目前用于堆焊修復(fù)的硬面合金藥芯焊絲材料普遍采用碳進(jìn)行合金化，在基體中分布大量碳化物質(zhì)點(diǎn)，形成高碳硬面合金。這種高碳硬面合金藥芯焊絲材料有下列幾方面明顯不足①碳當(dāng)量高，抗焊接裂紋性能差。為了獲得較好的耐磨蝕性能，加入了大量的C、Cr、Mo、V等合金元素，這極大地提高了碳當(dāng)量，降低了抗焊接裂紋性能。
②塑性較低，易剝落。高碳硬面合金材料中的碳化物易長大粗化。這造成硬面合金的碳化物分布不均勻，塑性較低，使用過程中易剝落。
③高溫穩(wěn)定性不高，耐蝕性能一般。高碳硬面合金在較高溫度工況下服役時，碳化物質(zhì)點(diǎn)會發(fā)生碳擴(kuò)散，造成碳化物分解或類型轉(zhuǎn)變，縮短使用壽命。高碳硬面合金的耐點(diǎn)蝕性能也不高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述不足之處，提供一種氮合金化的硬面合金藥芯焊絲材料，該焊絲材料具有碳當(dāng)量低、抗焊接裂紋性能好、塑性較高，不易剝落、高溫性能穩(wěn)定和耐蝕性能好的特點(diǎn)。
本發(fā)明提供的一種氮合金化的硬面合金藥芯焊絲材料，藥芯粉由合金粉與礦物粉混合而成，各成分的重量百分比為金紅石3～9％，高碳鉻鐵13～18％，低碳鉻鐵42～53％，稀土硅3～6％，鋁鎂合金0～5％，金屬錳4～8％，含鉬量為50-55％的鉬鐵1～5％，含釩量為20-25％的釩鐵1～4％，含鈦量為20-25％的鈦鐵2～5％，金屬鎳2～5％，含氮量為8-9％的氮化鉻2～6％，余量為鐵粉，以上比例均為重量百分比。
上述材料還可包括石英和螢石，其重量百分比為石英2～5％，螢石3～6％。
本發(fā)明采用與碳具有類似性質(zhì)的元素進(jìn)行合金化，以保證硬面合金的性能。氮與碳一樣均為間隙溶質(zhì)原子，并都能與Ti、V、Cr等合金元素形成第二相質(zhì)點(diǎn)。用氮代替部分碳進(jìn)行合金化，形成一種氮合金化的新型硬面合金藥芯焊絲材料。本發(fā)明具有生產(chǎn)效率高、綜合成本低、焊接工藝性能優(yōu)良特點(diǎn)。主要用于鋼鐵冶金設(shè)備的軋輥、礦山機(jī)械和大型挖掘機(jī)等工程機(jī)械的堆焊修復(fù)和復(fù)合制造。如冶金設(shè)備的上下夾送輥、助卷輥、除磷輥、連鑄輥和工作輥等，大型挖掘機(jī)的導(dǎo)向輪等。具體而言，本發(fā)明具有以下特點(diǎn)①堆焊層的顯微組織為馬氏體加少量殘余奧氏體，在馬氏體上彌散分布著細(xì)小的碳化物、氮化物和碳氮化物。經(jīng)550℃左右回火處理，堆焊層的硬度為48～52HRC，堆焊層硬度不均勻性為±1.5HRC。
②碳當(dāng)量不高，堆焊層的結(jié)合強(qiáng)度高，抗焊接裂紋性能好。并有良好的耐磨性能、抗疲勞裂紋和剝落性能。
③堆焊層顯微組織的晶粒細(xì)小，塑性高，高溫穩(wěn)定性和耐蝕性能好。
④用于鋼鐵冶金設(shè)備的上下夾送輥、助卷輥、除磷輥等功能輥的修復(fù)，比傳統(tǒng)上用Cr-Mo-W-V合金系焊絲，使用壽命提高一倍。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明所說的焊絲材料的藥芯粉由合金粉與礦物粉混合而成，下面以實(shí)例對其作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。下面比例均為重量百分比。
實(shí)例1金紅石，8％；石英，4％；螢石，6％；高碳鉻鐵，17％；低碳鉻鐵，42％；稀土硅，3％；含鉬量為50％的鉬鐵，2％；含釩量為25％的釩鐵，1％；含鈦量為20％的鈦鐵，1％；鎂鋁合金，3％；金屬錳，5％；含氮量為8％的氮化鉻，4％；金屬鎳，4％。
藥芯重量系數(shù)為35～37％
實(shí)例2金紅石，3％；高碳鉻鐵，14％；低碳鉻鐵，52％；稀土硅，3％；含鉬量為55％的鉬鐵，5％；含釩量為20％的釩鐵，4％；含鈦量為25％的鈦鐵，1％；鎂鋁合金，2％；金屬錳，5％；含氮量為8％的氮化鉻，6％；金屬鎳，5％。
藥芯重量系數(shù)為34～36％實(shí)例3金紅石，6％；石英，2％；螢石，3％；高碳鉻鐵，13％；低碳鉻鐵，53％；稀土硅，4％；含鉬量為55％的鉬鐵，4％；含釩量為25％的釩鐵，3％；含鈦量為20％的鈦鐵，2％；金屬錳，6％；含氮量為9％的氮化鉻，4％；金屬鎳，2％。
藥芯重量系數(shù)為33～35％。
實(shí)例4金紅石，3％；高碳鉻鐵，14％；低碳鉻鐵，52％；稀土硅，3％；含鉬量為52％的鉬鐵鉬鐵，1％；含釩量為22％的釩鐵，3％；含鈦量為23％的鈦鐵，2％；金屬錳，6％；含氮量為8.5％的氮化鉻，4％；金屬鎳，2％。
藥芯重量系數(shù)為33～35％實(shí)例5金紅石，4％；石英，2％；螢石，4％；高碳鉻鐵，14％；低碳鉻鐵，46％；稀土硅，4％；含鉬量為50％的鉬鐵，4％；含釩量為20％的釩鐵，4％；含鈦量為25％的鈦鐵，2％；鎂鋁合金，1％；金屬錳，7％；含氮量為8％的氮化鉻，2％；金屬鎳，4％；鐵粉，2％。
藥芯重量系數(shù)為33～35％實(shí)例6金紅石，9％；石英，5％；螢石，3％；高碳鉻鐵，14％；低碳鉻鐵，43％；稀土硅，3％；含鉬量為53％的鉬鐵，1％；含釩量為20％的釩鐵，3％；含鈦量為22％的鈦鐵，5％；金屬錳，8％；含氮量為9％的氮化鉻，2％；金屬鎳，3％；鐵粉，1％。
藥芯重量系數(shù)為33～35％
實(shí)例7金紅石，7％；高碳鉻鐵，18％；低碳鉻鐵，42％；稀土硅，6％；含鉬量為52％的鉬鐵，5％；含釩量為25％的釩鐵，2％；含鈦量為20％的鈦鐵，1％；鎂鋁合金，5％；金屬錳，4％；含氮量為8％的氮化鉻，3％；金屬鎳，2％；鐵粉，5％。
藥芯重量系數(shù)為36～38％上述各實(shí)例中，釩鐵中釩的含量為20-25％，鈦鐵中鈦的含量為20-25％，氮化鉻中氮的含量為8-9％，其它各材料按照焊接材料規(guī)定用合金粉、礦物粉規(guī)選用即可。
鐵粉在本發(fā)明中主要起平衡作用，使合金粉與礦物粉之和為100％，其多少并不改變硬面藥芯焊絲的性能。
本發(fā)明的硬面藥芯焊絲用于修復(fù)1700mm熱軋機(jī)的上助卷輥的修復(fù)結(jié)果如下表。
表1堆焊層的耐腐蝕、抗疲勞裂紋、脫落和剝皮性能

此外，本發(fā)明的硬面藥芯焊絲用于修復(fù)1700mm熱軋機(jī)的上除磷輥、下夾送輥，無疲勞裂紋、脫落、剝皮現(xiàn)象出現(xiàn)，耐沖蝕情況良好，比H25Cr3Mo2VA硬面焊絲的使用壽命提高近2倍。
本發(fā)明所說的一種氮合金化的新型硬面合金藥芯焊絲材料既可以用于明弧自動焊，也用于可以埋弧自動焊。
實(shí)例1用于明弧自動焊，這時的金紅石(TiO2)，石英(SiO2)和螢石(CaF2)主要起形成熔渣，保護(hù)堆焊層金屬的作用。
實(shí)例1用于埋弧自動焊，這時選用市售的HJ107焊劑或HJ260焊劑配合使用。
堆焊層金屬的化學(xué)成分
為了保證本發(fā)明所說的一種氮合金化的新型硬面合金藥芯焊絲材料，獲得堆焊層的顯微組織為馬氏體加少量殘余奧氏體，在馬氏體上彌散分布著細(xì)小的碳化物、氮化物和碳氮化物。經(jīng)550℃左右回火處理，堆焊層的硬度為48～52HRC，堆焊層硬度不均勻性為±1.5HRC。并且碳當(dāng)量不高，堆焊層的結(jié)合強(qiáng)度高，抗焊接裂紋性能好。并有良好的耐磨性能、抗疲勞裂紋和剝落性能。堆焊層金屬的化學(xué)成分如下表2堆焊層金屬的化學(xué)成分W，％

以下給出本發(fā)明的一種制備方法1).藥芯粉由合金粉與礦物粉混合而成，將合金粉與礦物粉進(jìn)行反復(fù)攪拌、均勻化，進(jìn)行藥芯焊絲生產(chǎn)，各合金粉與礦物粉的配方比例為金紅石3～9％；石英0～5％；螢石0～6％；高碳鉻鐵13～18％；低碳鉻鐵42～53％；稀土硅3～6％；鋁鎂合金0～5％；金屬錳1～26％；鉬鐵1～5％；釩鐵1～4％；鈦鐵2～5％；金屬鎳2～5％；氮化鉻2～6％；鐵粉0～20％。
2).硬面合金藥芯焊絲的鋼帶為碳鋼H80A。
3).硬面合金藥芯焊絲的藥芯重量系數(shù)為32～38％。
4).硬面合金藥芯焊絲的合金粉、礦物粉的粒度為60～200目，藥芯粉中的礦物粉經(jīng)550～600℃烘干保溫1～2小時，鐵合金經(jīng)50～80℃烘干保溫1～2小時。
5).可拉拔成直徑不同的硬面合金藥芯焊絲材料，如直徑為2.4mm，2.8mm，3.2mm，4.0mm。
權(quán)利要求
1.一種氮合金化的硬面合金藥芯焊絲材料，藥芯粉由合金粉與礦物粉混合而成，各成分的重量百分比為金紅石3～9％，高碳鉻鐵13～18％，低碳鉻鐵42～53％，稀土硅3～6％，鋁鎂合金0～5％，金屬錳4～8％，含鉬量為50-55％的鉬鐵1～5％，含釩量為20-25％的釩鐵1～4％，含鈦量為20-25％的鈦鐵2～5％，金屬鎳2～5％，含氮量為8-9％的氮化鉻2～6％，余量為鐵粉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊絲材料，其特征在于所述材料還包括石英和螢石，其重量百分比為石英2～5％，螢石3～6％。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種氮合金化的硬面合金藥芯焊絲材料，藥芯粉由合金粉與礦物粉混合而成，其中金紅石3～9％，高碳鉻鐵13～18％,低碳鉻鐵42～53％，稀土硅3～6％，鋁鎂合金0～5％，金屬錳4～8％，鉬鐵1～5％，釩鐵1～4％，鈦鐵2～5％，金屬鎳2～5％，氮化鉻2～6％，余量為鐵粉。還可包括2～5％的石英，3～6％的螢石。本發(fā)明用氮代替部分碳進(jìn)行合金化，提高了堆焊層金屬的抗焊接裂紋性能，具有生產(chǎn)效率高、綜合成本低、焊接工藝性能優(yōu)良?？捎糜诿骰∽詣雍负吐窕∽詣雍浮Ｖ饕糜阡撹F冶金設(shè)備的軋輥、礦山機(jī)械和大型挖掘機(jī)等工程機(jī)械的堆焊修復(fù)和復(fù)合制造。如冶金設(shè)備的上下夾送輥、助卷輥、除磷輥、連鑄輥和工作輥等，大型挖掘機(jī)的導(dǎo)向輪等。
文檔編號B23K35/22GK1562552SQ200410013048
公開日2005年1月12日 申請日期2004年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月16日
發(fā)明者余圣甫 申請人:華中科技大學(xué)