一種釩強(qiáng)化耐磨堆焊焊條及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種釩強(qiáng)化耐磨堆焊焊條，包括焊芯和通過(guò)粘接劑包覆在焊芯表面的藥皮，按質(zhì)量百分比計(jì)：藥皮包括大理石：32~50%；螢石：15~25%；鈦白粉：4~10%；鋯英砂：3~8%；鉀長(zhǎng)石：3~8%；稀土硅：4~8%；釩鐵：3~10%。同時(shí)公開(kāi)了其制備方法。本發(fā)明利用釩進(jìn)行強(qiáng)化，利用市售的原料制作，能夠顯著提高堆焊層金屬硬度及耐磨性，保證了焊條良好的焊接工藝性能，且成本低廉，應(yīng)用結(jié)果表明，本發(fā)明焊條堆焊時(shí)引弧和再燃弧容易，電弧穩(wěn)定不易斷弧，吹力大；焊接煙塵較少，飛濺顆粒小，熔敷效率高；脫渣容易，焊縫波紋細(xì)密、表面光滑、無(wú)裂紋、咬邊等缺陷。
【專利說(shuō)明】一種釩強(qiáng)化耐磨堆焊焊條及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種釩強(qiáng)化耐磨堆焊焊條及其制備方法，屬于焊接材料【技術(shù)領(lǐng)域】，適用于軋輥，挖掘機(jī)斗齒，汽輪機(jī)葉片的復(fù)合制造與再制造等方面。

【背景技術(shù)】
[0002]服役于磨損工況的工程機(jī)械部件工作時(shí)，不僅遭受磨損破壞，還常常伴有沖擊、腐蝕等破壞。常用的鑄鐵類堆焊合金，盡管硬度很高，但韌性儲(chǔ)備較低，在高沖擊載荷下易發(fā)生斷裂剝落而引發(fā)失效。
[0003]一般認(rèn)為，增強(qiáng)材料表面強(qiáng)度和改善耐磨性的有效途徑是提供材料的表面硬度和強(qiáng)韌性，較為理想的組織結(jié)構(gòu)為堅(jiān)韌、連續(xù)的基體上均勻分布高熔點(diǎn)、高硬度、穩(wěn)定性好的質(zhì)點(diǎn)。堆焊焊層的耐磨性主要依靠碳化物的種類、分布和面積比。耐磨材料中含有的鉻在堆焊過(guò)程中與碳和鐵形成復(fù)合碳化物(Cr、Fe) 7C3，為六方棱柱性結(jié)構(gòu)，六方形表面硬度HV1200?1800，側(cè)面的硬度比正表面稍低。當(dāng)在其中再加入其它碳化物形成元素如Nb、V、Ti等時(shí)，它們均能與碳結(jié)合生成穩(wěn)定性高的碳化物(熔點(diǎn)均大于3000°C )，并且具有很高的硬度:碳化釩HV2800，碳化鎢HV2400，碳化鈮HV2400，碳化鈦HV3200。由于這些穩(wěn)定性好、硬度高的碳化物形成，促使耐磨性有了顯著提高。
[0004]焊條堆焊具有操作靈活方便、可進(jìn)行全位置焊接和焊接質(zhì)量好等優(yōu)越性，對(duì)復(fù)雜磨損件的現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)有明顯的優(yōu)勢(shì)。焊條由藥皮和焊芯兩部分組成，通過(guò)藥皮向焊縫金屬滲合金十分方便，并可實(shí)現(xiàn)對(duì)滲入合金元素的有效掌控。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種焊接工藝好、耐磨性強(qiáng)的釩強(qiáng)化耐磨堆焊焊條及其制備方法。
[0006]為了達(dá)到上述發(fā)明的目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為:
一種釩強(qiáng)化耐磨堆焊焊條，包括焊芯和通過(guò)粘接劑包覆在焊芯表面的藥皮，其特征在于，所述的藥皮包括以下組分，且各組分的質(zhì)量百分含量為:
大理石:30~50% ；
螢石:15~25% ；
鈦白粉:4~10% ；
錯(cuò)央砂:3~8% ；
鐘長(zhǎng)石:3~8% ；
稀土硅:4~8% ；
釩鐵:3~10%。
[0007]上述的藥皮均為市售礦物、合金粉末，且價(jià)格低廉。
[0008]進(jìn)一步，所述的焊芯為lCrl3或2Crl3馬氏體不銹鋼。且所述的焊芯的直徑為
3.0?5.0mm0
[0009]所述的粘結(jié)劑為鉀鈉水玻璃、粘土、熟石灰中的任一種。
[0010]而所述的藥皮的厚度為2.0~2.5mm。
[0011]上述的釩強(qiáng)化耐磨堆焊焊條的制備方法，其特征在于，包括以下步驟:
(1)藥皮各組分干混:按質(zhì)量百分含量計(jì)，稱取藥皮的組分大理石:32~50%;螢石:15~25% ;鈦白粉:4~10% ;鋯英砂:3~8% ;鉀長(zhǎng)石:3~8% ;稀土硅:4~8% ;釩鐵:3~10%后，干混；
(2)濕混:將藥皮干混后的各組分與粘接劑進(jìn)行濕混；
(3)制備釩強(qiáng)化耐磨堆焊焊條:將濕混后的物料與焊芯經(jīng)過(guò)搓制、晾曬、烘干后得到目標(biāo)產(chǎn)物。
[0012]此外，本發(fā)明所述的釩強(qiáng)化耐磨堆焊焊條藥皮中的各組分作用為:
大理石和螢石:大理石主要化學(xué)成分是CaCO3,其作用是造氣和造渣，高溫分解產(chǎn)生CO2氣流對(duì)熔滴有吹送作用，同時(shí)CO2還能夠降低熔滴表面張力，促使熔滴過(guò)渡，但大理石含量過(guò)高時(shí)，藥皮造氣過(guò)量，導(dǎo)致電弧不穩(wěn)，飛濺增大。螢石主要化學(xué)成分是CaF2,其主要作用是造渣、稀渣和除氫。大理石與螢石的比例對(duì)焊條工藝性能影響很大，當(dāng)大理石與螢石比值小于1，焊條電弧穩(wěn)定性差；當(dāng)大理石與螢石比值大于3時(shí)，焊縫不易脫渣且會(huì)出現(xiàn)氣孔，故本發(fā)明中大理石的重量百分含量控制在30~50%，螢石的重量百分含量控制在15~25%。
[0013]鈦白粉:主要化學(xué)成分為T12，其作用是穩(wěn)弧、和減少飛濺，同時(shí)鈦白粉能夠提高焊條藥皮塑性，改善焊條壓涂性能；
鋯英砂:主要化學(xué)成分為ZrO2，熔點(diǎn)較高、導(dǎo)熱率低、線膨脹系數(shù)小，在藥皮中能夠起到改善焊縫脫渣性的作用；
鉀長(zhǎng)石:主要化學(xué)成分是1(20~1203*63102，其作用主要為造渣和穩(wěn)弧。鉀在高溫時(shí)易發(fā)生電離，使弧柱區(qū)內(nèi)的自由電子增加，從而提高電弧穩(wěn)定性；
稀土硅:能夠起到脫硫、脫氧和改變焊縫中夾雜物的形態(tài)的作用，提高焊縫的低溫沖擊韌性和抗焊接裂紋的能力；
釩鐵:向焊縫金屬中過(guò)渡釩元素，釩是強(qiáng)碳化物形成元素，能與堆焊金屬中的碳優(yōu)先結(jié)合形成穩(wěn)定的碳化物，對(duì)焊縫金屬起到彌散強(qiáng)化和細(xì)晶強(qiáng)化作用，在提高堆焊層金屬硬度及耐磨性的同時(shí)能夠保證其良好的韌性。
[0014]釩是強(qiáng)碳化物形成元素，能與堆焊金屬中的碳優(yōu)先結(jié)合形成穩(wěn)定的碳化物，細(xì)小且彌散分布的VC對(duì)基體組織產(chǎn)生良好的析出強(qiáng)化作用，同時(shí)，釩可以細(xì)化基體組織晶粒，提高堆焊層金屬的強(qiáng)度和韌性。添加釩元素強(qiáng)化馬氏體不銹鋼能夠獲得耐磨性、韌性均良好的堆焊耐磨合金，本發(fā)明所述焊條堆焊合金具備良好的耐磨性和韌性儲(chǔ)備，能夠廣泛應(yīng)用于上述惡劣的工作環(huán)境。
[0015]本發(fā)明的主要特點(diǎn)是在通過(guò)藥皮添加釩元素，釩在堆焊熔池金屬中與碳優(yōu)先結(jié)合，形成碳化釩非自發(fā)形核的核心，能顯著細(xì)化晶粒，并且碳化釩能單獨(dú)存在于堆焊合金中，起到耐磨質(zhì)點(diǎn)的作用，使耐磨性進(jìn)一步提高。
[0016]本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明利用釩進(jìn)行強(qiáng)化，能夠顯著提高堆焊層金屬硬度及耐磨性，同時(shí)保證了焊條良好的焊接工藝性能，其實(shí)際應(yīng)用結(jié)果表明，本發(fā)明所述的焊條堆焊時(shí)焊接電弧穩(wěn)定，焊縫成形美觀，焊接煙塵較少，堆焊層平均硬度為HRC45-58，耐磨性為Q235碳鋼的6~18倍，并具有抗氣孔和抗焊接裂紋能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，且堆焊焊條原料來(lái)源廣泛，成本低廉，操作方便靈活，具有優(yōu)異的應(yīng)用前景。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為本發(fā)明所述的制備方法工藝流程圖。
[0018]【具體實(shí)施方式】:
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做具體的介紹。
[0019]實(shí)施例1:
圖1為本發(fā)明所述的制備方法工藝流程圖。
[0020]如圖1所示:本發(fā)明實(shí)施例1的制備工藝為:
(1)藥皮各組分干混:按質(zhì)量百分含量計(jì)，稱取藥皮的組分大理石:45%;螢石:25%;欽白粉:8% ;錯(cuò)英砂:6% ;鉀長(zhǎng)石:4% ;稀土娃8% ;f凡鐵:4%后,干混；
(2)濕混:將藥皮干混后的各組分與粘接劑鉀鈉水玻璃進(jìn)行濕混；
(3)制備釩強(qiáng)化耐磨堆焊焊條:將濕混后的物料與焊芯經(jīng)過(guò)搓制、晾曬、烘干后得到目標(biāo)產(chǎn)物，其中焊芯為lCrl3馬氏體不銹鋼，直徑Φ3.2mm，而藥皮的厚度則為2.0-2.5mm。經(jīng)測(cè)試，焊條堆焊層平均硬度46HRC。
[0021]實(shí)施例2:
本發(fā)明實(shí)施例1的制備工藝為:
(1)藥皮各組分干混:按質(zhì)量百分含量計(jì)，稱取藥皮的組分大理石:43%;螢石:23% ;鈦白粉:8% ;錯(cuò)英砂:6% ;鉀長(zhǎng)石:6% ;稀土娃:6% ;f凡鐵:8%后,干混；
(2)濕混:將藥皮干混后的各組分與粘接劑粘土進(jìn)行濕混；
(3)制備釩強(qiáng)化耐磨堆焊焊條:將濕混后的物料與焊芯經(jīng)過(guò)搓制、晾曬、烘干后得到目標(biāo)產(chǎn)物，其中焊芯為2Cr 13馬氏體不銹鋼，直徑Φ4.0mm，而藥皮的厚度則為2.0-2.5mm。經(jīng)測(cè)試，焊條堆焊層平均硬度52HRC。
[0022]實(shí)施例3:
本發(fā)明實(shí)施例1的制備工藝為:
(1)藥皮各組分干混:按質(zhì)量百分含量計(jì)，稱取藥皮的組分大理石:50%;螢石:15%;鈦白粉:4% ;錯(cuò)英砂:8% ;鉀長(zhǎng)石:7% ;稀土硅:5% ;銀鐵:10%后，干混；
(2)濕混:將藥皮干混后的各組分與粘接劑熟石灰進(jìn)行濕混；
(3)制備釩強(qiáng)化耐磨堆焊焊條:將濕混后的物料與焊芯經(jīng)過(guò)搓制、晾曬、烘干后得到目標(biāo)產(chǎn)物，其中焊芯為lCrl3馬氏體不銹鋼，直徑Φ4.0mm，而藥皮的厚度則為2.0-2.5mm。經(jīng)測(cè)試，焊條堆焊層平均硬度58HRC。
[0023]上述實(shí)施例中所用到的鋼芯的直徑為Φ3.0~5.0mm。
[0024]本發(fā)明利用釩進(jìn)行強(qiáng)化，利用市售的原料制作，能夠顯著提高堆焊層金屬硬度及耐磨性，同時(shí)保證了焊條良好的焊接工藝性能，且成本低廉，其實(shí)際應(yīng)用結(jié)果表明，本發(fā)明所述的焊條堆焊時(shí)引弧和再燃弧容易，電弧穩(wěn)定不易斷弧，吹力大；焊接煙塵較少，飛濺顆粒小，熔敷效率高；脫渣容易，焊縫波紋細(xì)密、表面光滑、無(wú)裂紋、咬邊等缺陷。堆焊層平均硬度為HRC45-60，耐磨性為Q235碳鋼的6~18倍，并具有抗氣孔和抗焊接裂紋能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。
[0025]以上所述僅是本發(fā)明專利的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明專利原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明專利的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種釩強(qiáng)化耐磨堆焊焊條，包括焊芯和通過(guò)粘接劑包覆在焊芯表面的藥皮，其特征在于，所述的藥皮包括以下組分，且各組分的質(zhì)量百分含量為: 大理石:32~50% ； 螢石:15~25% ； 鈦白粉:4~10% ； 錯(cuò)央砂:3~8% ； 鐘長(zhǎng)石:3~8% ； 稀土硅:4~8% ； 釩鐵:3~10%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種釩強(qiáng)化耐磨堆焊焊條，其特征在于，所述的焊芯為lCrl3或2Crl3馬氏體不銹鋼。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種釩強(qiáng)化耐磨堆焊焊條，其特征在于，所述的焊芯的直徑為 3.0—5.0mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種釩強(qiáng)化耐磨堆焊焊條，其特征在于，所述的粘結(jié)劑為鉀鈉水玻璃、粘土、熟石灰中的任一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種釩強(qiáng)化耐磨堆焊焊條，其特征在于，所述的藥皮的厚度為 2.0—2.5mm。
6.一種權(quán)利要求1所述的釩強(qiáng)化耐磨堆焊焊條的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)藥皮各組分干混:按質(zhì)量百分含量計(jì)，稱取藥皮的組分大理石:32~50%;螢石:15~25% ;鈦白粉:4~10% ;鋯英砂:3~8% ;鉀長(zhǎng)石:3~8% ;稀土硅:4~8% ;釩鐵:3~10%后，干混； (2)濕混:將藥皮干混后的各組分與粘接劑進(jìn)行濕混； (3)制備釩強(qiáng)化耐磨堆焊焊條:將濕混后的物料與焊芯經(jīng)過(guò)搓制、晾曬、烘干后得到目標(biāo)產(chǎn)物。
【文檔編號(hào)】B23K35/40GK104476014SQ201410603136
【公開(kāi)日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2014年10月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月31日
【發(fā)明者】楊可, 楊克, 包曄峰, 蔣永鋒 申請(qǐng)人:河海大學(xué)常州校區(qū)