[发明专利]氮强化耐磨堆焊焊条

说明书

技术领域

本发明涉及一种氮强化耐磨堆焊焊条，属于焊接材料技术领域。该焊条可广泛适用于钢铁厂的轧辊、火力发电厂的磨煤辊、工程挖掘机械、矿山机械等的表面改性、复合制造和再制造等方面。

背景技术

堆焊作为在再制造工程中的重要分支，是因为可以与母材形成典型的冶金结合。堆焊层在服役的过程中的剥落倾向小，而且可以根据服役性能选择或设计堆焊合金，使材料或零件表面具有良好的耐磨、耐腐蚀、耐高温、耐辐射等性能，在工艺上具有很大的灵活性，其中耐磨焊条堆焊在修复、复合制造中占有重要的地位，广泛用于提高机械工程结构的耐磨蚀性能。

目前普遍使用的堆焊焊条材料中含碳和合金元素较高，主要是利用碳与铬、钛、钒、铌等形成碳化物硬质点，来提高堆焊层金属的硬度，从而提高其耐磨性能。这类堆焊焊条材料的含碳量高，抗焊接裂纹能力较差，并且碳化物质点在高温下易分解，造成硬度下降，耐磨性能降低。通常随着含碳量的增加，堆焊层金属中的碳化物含量增加，硬度、强度会升高，但是碳化物不能够很均匀地分布在堆焊合金中，在碳化物含量过高时，大量碳化物会在晶界处大块的聚集起来，这样不但不能够使硬面合金的硬度和强度有效提高，而且会使其韧性明显下降。

一般认为，增强材料表面强度和改善耐磨性的有效途径是提供材料的表面硬度和强韧性，较为理想的组织结构为坚韧、连续的基体上均匀分布高熔点、高硬度、稳定性好的质点。氮与碳均为间隙溶质原子，都能形成弥散分布的第二相质点，并且氮对焊接性影响较小，在焊接过程中不会出现裂纹。可见，利用氮代替堆焊合金中的部分碳，并采用强固氮元素Ti、V进行合金化的方法，改善堆焊合金的韧性、抗裂性的同时，提高堆焊合金的硬度，增加耐磨性能。为此，研究开发出一种氮强化耐磨堆焊焊条，便成为业内的期待。

发明内容

本发明旨在根据以上理论，提供一种氮强化耐磨堆焊焊条，焊芯为不锈钢，其创新点在于，包裹干涸在焊芯表面的药皮的组分及各组分的重量百分含量是：

萤石          10～30%，

大理石        20～45%，

钛白粉        4～8%，

锆英石        2～8%，

钾长石        0～5%，

氮化铬铁      10～20%，

锰铁          3～8%，

钛铁          5～10%，

钒铁          5～10%。

以上所涉及的焊芯，根据工程的实际需要，可以是通常的不锈钢。而本发明优选的是1Cr13或2Cr13马氏体不锈钢。

药皮各组分的作用是：

萤石：造渣和除氢，实现低氢型焊条，充分保证机械性能。其重量百分含量为10～30%，

大理石：造气和造渣，对焊缝起到气渣联合保护作用。大理石与萤石的配比很重要：大理石与萤石之比大于1时，电弧稳定，喷力大，飞溅少。但当大理石与萤石之比大于3时，焊缝有粘渣出现，脱渣不良，熔渣呈玻璃状，质地坚硬，甚至由于去除氢的作用不足而使焊缝表面有气孔。其重量百分含量为20～45%，

钛白粉：低氢型焊条中加入少量钛白粉，使药皮具有良好的塑性，以改善焊条压涂性能和焊接工艺性能。其重量百分含量为4～8%，

锆英石：改善焊接工艺性能。其重量百分含量为2～8%，

钾长石：造渣与稳弧。其重量百分含量为0～5%，

氮化铬铁：向堆焊合金中过渡氮元素。其重量百分含量为10～20%，

锰铁：排除焊缝中的氧，增加堆焊层金属的强度和硬度。其重量百分含量为：3～8%，

钛铁：固氮合金，同时具有脱氧作用；在堆焊合金中防止氮气孔形成的同时形成硬质耐磨相，其重量百分含量为5～10%。

钒铁：固氮合金，在堆焊合金中防止氮气孔形成的同时形成硬质耐磨相。其重量百分含量为5～10%。

本发明利用氮代替部分碳，采用强固氮元素Ti、V合金化的方法，改善堆焊合金的韧性、抗裂性的同时，提高硬度，增加耐磨性能。实际应用结果表明，该焊条堆焊工艺性能良好，抗焊接裂纹性能高，堆焊层平均硬度HRC50-60，耐磨性为Q235碳钢的10-20倍，并具有抗气孔能力强以及合金化均匀程度好等优点。

附图说明

    图1是本发明一种制作工艺流程图。

具体实施方式

下面结合实例进一步说明本发明的方案及效果。

实施例1

焊芯：直径φ3.2mm   1Cr13马氏体不锈钢

药皮配方：

萤石25%，