免預熱高抗裂堆焊電焊條制造技術

免預熱高抗裂堆焊電焊條，其藥皮包括大理石、螢石、石英、鈦白粉、中碳錳鐵、４５硅鐵、純堿、高碳鉻鐵、石墨、鉬鐵、鈦鐵、鎳粉、釩鐵、鎢鐵、碳化鎢、硼鐵、稀土合金等。本堆焊電焊條可以廣泛適用各種磨損形式的各種工件表層堆焊修復并且焊前不預熱，焊后不熱處理，堆焊層有很好的耐磨性及抗回火性，有很高的抗裂性，可以全位置堆焊，工藝簡便，原料來源廣泛易得，生產成本低，主要用于模具鋼，軋輥鋼，工程機械等金屬間磨損和磨料磨損工件表面堆焊修復。（*該技術在2015年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術是關于堆焊電焊條，特別是免預熱高抗裂堆焊電焊條藥皮配方的專利技術。該堆焊電焊條主要適用于模具鋼、軋輥鋼、工程機械等金屬間磨損和磨料磨損等高中碳合金鋼部件的表層修復堆焊。目前，國內外一般中高碳合金鋼如模具鋼，軋輥鋼，工程機械、建筑機械、礦山機械等高強度，高硬度，耐沖擊，耐磨損部件的失效，主要是磨損報廢，浪費十分嚴重，為了能使這些部件能夠重新使用，國內外采用堆焊的形式來修復使用，一般采用“D132”、“D172”、“D397”、“D717”等來得到堆焊層的高硬度，高耐磨性，但因為堆焊組織主要是馬氏體和殘余奧氏體，裂紋傾向大，一般應預熱到250℃-400℃并且焊后需熱處理(見《焊接冶金與金屬焊接性》機械工業出版社1988年11月第二版第452-457頁)焊接工藝復雜，勞動條件差，勞動強度大，并且設備復雜，一般大工件工作現場不滿足施焊條件而無法修復，導致大量的浪費。在中國專利申請號86101108.6中公開了一種高硬度耐磨不預熱堆焊電焊條，其藥皮配比為 該專利技術焊條稱為不預熱堆焊電焊條，但從其藥皮配方組成成份分析，堆焊層熔敷金屬內部組織仍為較粗大的柱狀馬氏體組織，熔敷金屬內部未加充分脫硫去氫，沒有進一步加入細化組織的形核劑，所以該種電焊條在多道多層堆焊大型高合金工件時，堆焊層仍開裂傾向較大，如堆焊時，仍需工件預熱，與現有的“D327”、“D337”相比，抗裂性提高不大。在另一項中國專利中請號為92114676.0中也公開了一種“稀土型免預熱高抗裂堆焊電焊條”其藥皮配比為 并在從附權項中指出加入的稀土氧化物是Ce2O3或La2O3或二者混合物。從該項專利技術的堆焊焊條藥皮配方看，主要存在如下問題1、Ce2O3并不是最終的反應生成物，Ce的最終氧化物是CeO2，高純度大批量的Ce2O3是不存在的，Ce2O3只是Ce在氧化過程中的中間氧化物，只存在不充分氧化過程中。如果做為原材料加入，應加入CeO2，而決不是Ce2O3。2、加入稀土氧化物到藥皮中，在焊接的過程中稀土氧化物只能起到堆焊金屬的非自發形核核心，而不能在繼續參加焊接過程的氧化還原反應，并且大量的稀土氧化物又會在堆焊金屬結晶過程中形成非金屬夾雜，造成裂紋源，同時，高純度稀土氧化物價錢昂貴。3、藥皮中加入白土子，使堆焊金屬增氫增硅，不利于堆焊層的抗裂性。4、該類電焊條只適用堆焊金屬間磨損的工件表層，不能應用到耐磨料磨損的工件表層修復，所以，適用范圍不太大。5、該類電焊條熔敷金屬組織也為馬氏體組織，仍有較大的開裂傾向。綜上所述，無論是現有技術還是申請專利86101106.6或申請專利92114676.0等，都沒有從根本上解決堆焊層開裂的問題，沒有最大限度地提高堆焊金屬的抗裂性，都不能完全實現免預熱堆焊。并且，這些技術都是針對金屬間的磨損，即粘著磨損，但對于占磨損失效較大比重的磨料磨損的工件表層堆焊，現有技術仍是沒有提出有效的免預熱堆焊及耐磨層設計，使得磨料磨損失效件的修復仍是預熱修復或報廢，現有技術仍是不能滿足目前較大范圍內的免預熱堆焊修復，應用范圍較小，實用性較小。都沒有對磨料磨損工件免預熱修復做出改進，都有開裂傾向。本專利技術的目的是針對如上現有技術中的不足之處，采用藥皮中多元合金組合脫氧，堆焊熔敷金屬內多元合金化原則提高堆焊層的強度和硬度，加入變質劑細化堆焊熔敷金屬的組織，并且通過調整中溫貝氏體與馬氏體的混合組織，大大提高了堆焊層的韌性，并且不降低硬度，使堆焊層的抗裂性提高；加入稀土合金參于焊接時的氧化還原反應，使之能夠細化晶粒，脫硫磷脫氫，球化夾雜物，凈化鋼液，減少裂紋源，提高堆焊層的抗裂性，使得堆焊層金屬在具有較高的強度和硬度的同時，具有較高的韌性和塑性，進而能夠滿足焊前工件不預熱，焊后免緩冷及熱處理，并且對于磨料磨損形式的工件表層堆焊時，加入碳化鎢的硬質點，以達到耐磨料磨損的目的，本專利技術堆焊電焊條，能夠適應各種工件各種磨損方式的多層多道堆焊要求，同時，所需原材料容易獲得，生產成本低，加工工藝性能好，并且可以全位置焊接。本專利技術的內容是焊條焊芯采用H08A鋼，直徑為∮3.2mm∮4.0mm、∮5.0mm，成份見GB1300-77，焊條藥皮材料按重量百分比為 本專利技術藥皮配方除滿足如上條件外，其特征還在于在配方中加入的C，Cr，Mn，Si，Ni之間的關系應滿足下式0.8≤〔C+Cr+Mn+Si〕/〔Ni〕≤1.5式中各合金元素以純含量計量，并且其最佳點應為〔C+Cr+Mn+Si〕〔/Ni〕＝1.1該堆焊電焊條藥皮材料所有組成物的硫磷含量應滿足S≤0.04％，P≤0.05％，稀土合金中稀土元素的總含量不小于35％，并且100％過120目，過200目的不大于30％。該堆焊電焊條藥皮配方其抗裂性機理簡述如下該堆焊電焊條堆焊熔敷金屬的高抗裂性，不是由加入某一種元素的單獨作用而是藥皮中各組成份共同作用的結果。分析堆焊層熔敷金屬開裂的主要原因認為堆焊層熔敷金屬焊后冷卻過程中，受到自身和基體因溫度變化而產生的改縮拉應力，當拉應力的值大于熔敷金屬抗拉強度極限時，熔敷金屬被“拉斷”，產生開裂。所以，要想提高堆焊層熔敷金屬的抗裂性，使之不被拉應力拉斷，一方面應減少或緩解拉應力；另一方面就是要增加熔敷金屬的抗拉強度。緩解拉應力的途徑就是提高熔敷金屬的塑性，使之能在拉應力的作用下產生部分塑性變形，緩解拉應力；而增加熔敷金屬的抗拉強度主要是通過基體強度提高和減小減少熔敷金屬內部缺陷，降低裂紋源及增大裂紋擴展阻力兩方面來達到。首先，在本專利技術中選用CaCO3-CaF2-SiO2的低氫堿性渣系以便降低熔敷金屬的含量，同時采用碳、硅、鈦、錳、稀土合金等元素復合脫氧，并加入鉬、釩、鎢、鎳、鉻等元素進行多元合金化。稀土合金部分被氧化成稀土氧化物進入熔敷金屬中起非自發形核作用，細化晶粒，提高其塑性和韌性；同時，一部分稀土合金元素進入熔敷金屬中，起微合金化作用。進入熔敷金屬中的稀土元素，對組織轉變有較大影響。它可以消除魏氏組織，使針狀鐵素體變為粒狀，使片狀馬氏體減少，極條狀馬氏體增多，并且能夠推遲馬氏體分解，阻止碳化物的聚集和粗化。同時稀土合金可以固溶到基體中，也可存于晶界處。稀土元素可以與低熔點的硫化物反應，形成高熔點硫化物，呈彌散分布于基體中，不聚集長大，減少裂紋源。稀土合金有去氫作用，并且能降低氫的擴散系數，延緩氫在裂紋尖端塑性區的富集，減少氫致開裂。稀土元素還有脫磷的作用。稀土元素富集晶體缺陷區，與其它有害雜質競相吸附，可以降低有害雜質的效應。總之，稀土元素的加入，有利于熔敷金屬的塑性和韌性，可以脫硫脫氫，減少裂紋源。但如果稀土元素加入量過大，大量的稀土氧化物進入熔敷金屬中，又會增加夾雜物的數量，并且不利于其它夾雜物的上浮，所以，將稀土合金含量限制到1％-2％。在增加塑性和韌性的同時，又通過多元合金化強化基體。在藥皮中加入石墨、鉬鐵、鎳粉、釩鐵、鎢鐵、鉻鐵、中錳等。石墨主要是增加熔敷金屬的含碳量，以便增加強度和硬度，鉻鐵、錳鐵主要是固溶強化基體，并增加淬透性，提高硬度和強度，鉬鐵、釩鐵、鎢鐵等碳化物形成元素能夠形成高熔點、高硬度的碳化物硬質點，分布在基體上，一方面阻礙晶粒長大，細化晶粒，另一方面又提高了耐磨性，特別是提高了熔敷金屬的抗回火能力，使堆焊層在600℃以上本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種免預熱高抗裂堆焊電焊條，它包括Ｈ０８Ａ焊芯及焊條藥皮材料，按重量百分比為：大理石２０－４０，螢石１０－２０，石英４－７，鈦白粉４－６，中碳錳鐵１－３，４５硅鐵３－７，純堿０．５－１．０，高碳鉻鐵４－８，石墨０．５－３，鉬鐵４－６，鈦鐵５－１１，鎳粉５－９，釩鐵１－５，鎢鐵１－５和水玻璃２０－３０（外加），其特征是：在藥皮中加入稀土合金１－２，碳化鎢０－１０，硼鐵０．１－２。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：李向榮，
申請(專利權)人：李向榮，
類型：發明
國別省市：13[中國|河北]