一種納米改性含硼高鉻鑄鐵耐磨堆焊自保護藥芯焊絲的藥芯，涉及一種高鉻鑄鐵耐磨堆焊自保護藥芯焊絲的藥芯。本發明專利技術是為了解決目前高鉻鑄鐵堆焊合金耐磨性差的技術問題。本發明專利技術是由高鉻鑄鐵粉、電解錳粉、硅鐵粉、硼鐵粉、石墨粉、鋁鎂合金粉和納米改性劑組成。本發明專利技術的納米改性含硼高鉻鑄鐵型堆焊合金的組織由初生M7C3碳化物、共晶M7C3碳化物、馬氏體和殘余奧氏體構成。本發明專利技術的鉻鑄鐵耐磨堆焊自保護藥芯焊絲可用于礦山水泥立磨輥、磨煤機磨輥和磨盤、高爐料鐘和料斗、破碎機錘頭的修復制造等。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種高鉻鑄鐵耐磨堆焊自保護藥芯焊絲的藥芯。
技術介紹
堆焊是指利用一定的熱源在金屬材料表面熔敷一層或者數層具有一定使用性能 材料的工藝過程，用于修復零件或者提高零件的耐磨、耐熱、耐蝕等性能。堆焊技術在我國 起源于20世紀50年代末，經過幾十年的發展，形成了鐵基、鎳基、鈷基等堆焊材料，其中鐵 基堆焊材料由于價格便宜、品種多，使用最為廣泛。高鉻鑄鐵型堆焊材料含有大量的碳化 物，具有高硬度、高耐磨性，廣泛用于冶金機械、礦山機械、石油化工行業、水泥行業等領域， 如立磨磨輥和磨盤、風機葉片、高爐料鐘和料斗、破碎機錘頭等。 自保護藥芯焊絲具有的優勢：不需要外加保護氣源，焊槍結構簡單，重量輕，便于 操作；抗風性能優良，通長在四級風下順利施焊；對裝配尺寸的要求不高，抗銹性能高，熔 敷速率高，可以全位置焊接。傳統的自保護焊絲主要依靠焊渣和焊接過程中產生的氣體進 行保護，需要添加大量的造渣劑和造氣劑，降低了焊絲的填充系數，容易引起飛濺。因此，研 究者們致力于利用合金元素的脫氧脫氮作用實現自保護的研究。目前，堆焊用自保護材料 的種類非常有限，發展堆焊用無渣自保護藥芯焊絲是科技工作者的當務之急。 Fe-Cr-C高鉻鑄鐵型自保護藥芯焊絲結合了高鉻鑄鐵堆焊材料和自保護藥芯焊絲 的優點，節約了堆焊修復制造的成本，提高了堆焊效率。到目前為止，國內外針對高鉻鑄鐵 型堆焊自保護藥芯焊絲已經進行了大量的研究。應用此種焊絲堆焊的高鉻鑄鐵型堆焊合金 具有大量高硬度的初生M7C3碳化物，使得堆焊層具有高的硬度和耐磨性，主要應用于低應 力磨粒磨損設備的修復制造。因此，提高堆焊層初生碳化物的體積分數可以提高堆焊層耐 磨性。但同時較大的初生碳化物使得裂紋更容易萌生，降低了堆焊合金的韌性。此外，體積 較大的碳化物在磨損過程中更容易脫落。高鉻鑄鐵堆焊合金在應用過程中仍然存在耐磨性 不足的問題，尤其是耐高應力磨粒磨損性能差。因此，研究者們在提高高鉻鑄鐵堆焊合金 初生碳化物體積分數的同時，也在尋求細化初生碳化物的方法，保證堆焊層的韌性。很多研 究文獻報道采用Ti、W、V、Nb等碳化物形成元素提高堆焊層的硬度和耐磨性，同時細化碳化 物，主要的原因是形成的高熔點一次碳化物起到細化晶粒和提高性能的作用。但是，這種方 法減少了初生M7C3碳化物的數量。此外，自保護藥芯焊絲在制作過程中需要添加含Ti、W、 V、Nb等的合金粉末，所需量大，提高了焊絲制作成本。尋求提高高鉻鑄鐵堆焊合金性能的 新途徑具有重要意義。
技術實現思路
本專利技術是為了解決目前高鉻鑄鐵堆焊合金耐磨性差的技術問題，而提供一種納米 改性含硼高鉻鑄鐵耐磨堆焊自保護藥芯焊絲的藥芯。 本專利技術的一種納米改性含硼高鉻鑄鐵耐磨堆焊自保護藥芯焊絲的藥芯按重量百 分比是由72%~85%的高鉻鑄鐵粉、1 %~4%的電解錳粉、2%~6%的硅鐵粉、4%~8% 的硼鐵粉、2%~6%的石墨粉、2%~4%的鋁鎂合金粉和0. 3%~1. 5%的納米改性劑組 成。 本專利技術的納米改性含硼高鉻鑄鐵耐磨堆焊自保護藥芯焊絲的藥芯是將上述的粉 體均勻混合，藥芯焊絲外皮采用H08E型低碳鋼帶，粉末填充率為45 %~50%，焊絲直徑為 2. 8mm，采用專用的藥芯焊絲生產設備生產制作成高鉻鑄鐵耐磨堆焊自保護藥芯焊絲。 本專利技術的納米改性含硼高鉻鑄鐵型堆焊合金的組織由初生M7C3碳化物、共晶M 7C3碳化物、馬氏體和殘余奧氏體構成。 硼和稀土在鑄鐵冶金中廣泛使用，硼合金的價格便宜，稀土的用量不大，但效果明 顯。硼可以促進碳化物析出。硼原子可以固溶到M3C、M7C3、M 23C6等碳化物中，形成含硼的M3C、 M7C3、M23Q^碳化物，提高了碳化物硬度。當碳化物中硼含量較大時，形成M 3 (C，B)、M7 (C，B) 3、 1123((：，8)6等。硼同樣可以促進馬氏體轉變，提高共晶基體硬度。另外，硼可以形成高硬度的 M2B硼化物。因此，在高鉻鑄鐵型堆焊材料中加入硼，可以有效提高堆焊合金的硬度和耐磨 性。稀土在鑄鐵中可以起到脫氧和脫硫的作用，形成氧化物、硫化物、硫氧化物，凈化晶界， 細化晶粒。因此，在Fe-Cr-C高鉻鑄鐵堆焊自保護藥芯焊絲中加入硼和稀土，不僅降低了焊 絲制作成本，而且能提高堆焊合金性能。 本專利技術中硼的作用：（1)硼可以固溶到M7C3碳化物中，提高碳化物硬度；(2)硼促 進M7C3的析出，提高了碳化物的體積分數；（3)硼促進馬氏體轉變，提高基體硬度。 本專利技術中納米改性劑的作用：（1)形成含硫或氧的夾雜物，凈化晶界；（2)細化初 生碳化物晶粒；（3)稀土元素偏析到碳化物生長前沿的熔體中，產生成分過冷，改變碳化物 形貌；（4)提高初生相和共晶組織的硬度。 本專利技術中硼和納米改性劑可以提高硬質相體積分數，細化初生相晶粒尺寸，保證 堆焊層韌性不降低，提高堆焊層耐磨性。 本專利技術的優點： -、本專利技術提供了一種納米改性含硼高鉻鑄鐵耐磨堆焊自保護藥芯焊絲，結合了 高鉻鑄鐵和自保護藥芯焊絲的優點，提高了堆焊效率，節省了成本；堆焊合金組織為初生 M7C3碳化物、共晶M 7C3碳化物、馬氏體和殘余奧氏體； 二、硼固溶在初生碳化物和共晶碳化物中，和碳占據同一類點陣位置，形成了含硼 M7C3碳化物，提高了碳化物的硬度； 三、納米改性劑形成了含稀土的高熔點夾雜物，可作為非均勻形核的核心，使得碳 化物在夾雜物上形核生長； 四、硼減少了碳在奧氏體中的固溶量，促進碳化物析出；納米改性劑形成碳化物形 核核心，細化了碳化物；硼和納米改性劑協同作用提高了堆焊層中的初生碳化物體積分數， 同時細化了初生碳化物，避免了大塊碳化物的生成和裂紋的萌生。當納米改性劑的含量為 0. 6 %時，初生碳化物的體積分數最高； 五、納米改性劑在硼對碳化物作用的基礎上進一步提高了碳化物的硬度，提高了 共晶基體的硬度；納米改性劑提高了堆焊合金的功函數； 六、納米改性劑提高了堆焊層的硬度，當納米改性劑含量為0. 6%時，堆焊層的硬 度達到64. 5HRC ; 七、納米改性劑提高了堆焊層的耐磨性，隨著納米改性劑含量的增加，堆焊層磨損 體積先減小后增大，當納米改性劑含量為〇. 6%時，堆焊層的磨損體積最小。 本專利技術的納米改性含硼高鉻鑄鐵耐磨堆焊自保護藥芯焊絲可用于礦山水泥立磨 輥、磨煤機磨輥和磨盤、高爐料鐘和料斗、破碎機錘頭的修復制造等。【附圖說明】 圖1是試驗1制成的納米改性含硼高鉻鑄鐵耐磨堆焊自保護藥芯焊絲堆焊金屬的 SEM圖片； 圖2是試驗2制成的納米改性含硼高鉻鑄鐵耐磨堆焊自保護藥芯焊絲堆焊金屬的 SEM圖片； 圖3是試驗3制成的納米改性含硼高鉻鑄鐵耐磨堆焊自保護藥芯焊絲堆焊金屬的 SEM圖片； 圖4是試驗4制成的納米改性含硼高鉻鑄鐵耐磨堆焊自保護藥芯焊絲堆焊金屬的 SEM圖片； 圖5是試驗5制成的納米改性含硼高鉻鑄鐵耐磨堆焊自保護藥芯焊絲堆焊金屬的 SEM圖片； 圖6是試驗1至5制成的納米改性含硼高鉻鑄鐵耐磨堆焊自保護藥芯焊絲堆焊合 金初生碳化物的體當前第1頁1 2 3 本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種納米改性含硼高鉻鑄鐵耐磨堆焊自保護藥芯焊絲的藥芯，其特征在于納米改性含硼高鉻鑄鐵耐磨堆焊自保護藥芯焊絲的藥芯按重量百分比是由72％～85％的高鉻鑄鐵粉、1％～4％的電解錳粉、2％～6％的硅鐵粉、4％～8％的硼鐵粉、2％～6％的石墨粉、2％～4％的鋁鎂合金粉和0.3％～1.5％的納米改性劑組成。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：王鈾，勾俊峰，劉賽月，
申請(專利權)人：哈爾濱工業大學，
類型：發明
國別省市：黑龍江;23
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