[发明专利]一种Cr13系列通用型堆焊用埋弧药芯焊丝及其制备和应用

说明书

技术领域

本发明涉及焊接材料领域，具体涉及一种Cr13系列通用型堆焊用埋弧药芯焊丝及其制备和应用。

背景技术

Cr13是一种马氏体不锈钢材料，具有较高的硬度和抗腐蚀性能，可以在多种基材上进行堆焊焊接，属于一种通用型堆焊材料。目前，我国钢铁行业的连铸辊、热轧辊、成型辊、破鳞辊、夹送辊等部件的修复主要采用这种Cr13系列（诸如0Cr13、1Cr13、2Cr13、3Cr13等）的焊接材料。由于埋弧焊丝的大电流、高熔敷效率以及高自动化程度的特点，对于大直径轧辊一般采用Cr13系列的埋弧实心或药芯焊丝来进行修复，应用十分广泛。

随着国内技术的发展，这种Cr13系列的堆焊焊接材料越来越多，但这些材料均存在着焊后其堆焊层硬度不均匀、使用过程耐磨性差等问题。根据英国WA公司的研究，该问题主要是由于Cr13系列堆焊层随着其碳含量的增加，使得Cr元素产生偏析，从而造成晶界处产生“Cr贫化”现象，从而造成堆焊层硬度偏差大，抗腐蚀性能差以及耐磨性差等问题。

针对该情况，英国WA公司研究出了一种新型技术，研发出了一系列的Cr13堆焊焊丝（WA 420N-S系列），其中采用降低碳含量，提升N含量，以N替代原材料中的C，进而防止Cr贫化的产生，且不降低其硬度、耐磨性以及耐腐蚀性能等。

因此，国内各厂家也纷纷效仿，但由于该焊材中的N含量很少，且国内含N原材料成分不均匀，从而导致模仿WA公司的技术失败，生产的焊接材料达不到应有的效果。一些厂家也采用C和N同时添加的技术，如国内专利“CN200510025491.6”中堆焊层硬度为HRC42~48，偏差为HRC 6，仍然不均匀。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种Cr13系列通用型堆焊用埋弧药芯焊丝及其制备和应用。

本发明提供的Cr13系列通用型堆焊用埋弧药芯焊丝，包括外皮和被包裹的药芯焊芯，所述药芯焊芯占焊丝总重量的比例为35～36%，所述的药芯焊芯中各组份及其占焊丝总重量的比例为：

高碳铬铁：2.8～6%；

微碳铬铁：2.5～3.5%；

金属铬：11%～13%；

镍粉：2～3.6%；

钼铁：1.5～2%；

中碳锰铁：2.8～4.5%；

钛铁：1～5.4%；

余量为铁粉。

优选地，所述铁粉为270铁粉（该铁粉松装比范围2.70±0.1g/cm³）。

作为优选技术方案，所述高碳铬铁、微碳铬铁、中碳锰铁和钛铁制成复合微合金化晶粒后加入药芯焊芯作为其组分，其中所述的复合微合金化晶粒加工方法为：将高碳铬铁、微碳铬铁、中碳锰铁和钛铁分别过80目筛，按所述量混合均匀，加入水玻璃，加热到800~900℃，保温，然后把熔炼得到的物质重新加工成粉末状，粒度控制在80目，即得复合微合金化晶粒。

优选地，所述水玻璃的加入量为占高碳铬铁、微碳铬铁、中碳锰铁和钛铁总重量的0.5%以下。

作为优选技术方案，所述外皮为碳钢钢带。

本发明还提供上述的Cr13系列通用型堆焊用埋弧药芯焊丝的制备方法，步骤如下：1）按照所述量取药芯焊芯的各组分，混合均匀；2）以搭接O型的封口方式，将步骤1）得到的药芯焊芯封在外皮中。

本发明提供上述Cr13系列通用型堆焊用埋弧药芯焊丝的制备方法，步骤如下：1）将高碳铬铁、微碳铬铁、中碳锰铁和钛铁分别过80目筛，按所述量混合均匀，加入水玻璃，加热到800~900℃，保温，然后把熔炼得到的物质重新加工成粉末状，粒度控制在80目，即得复合微合金化晶粒；2）将步骤1）所得复合微合金化晶粒和药芯焊芯的其余各成分混合均匀；3）以搭接O型的封口方式，将步骤2）得到的药芯焊芯封在外皮中。

优选地，所述水玻璃的加入量为占高碳铬铁、微碳铬铁、中碳锰铁和钛铁总重量的0.5%以下。

本发明还提供应用上述的Cr13系列通用型堆焊用埋弧药芯焊丝焊接的方法，其特征在于，所述药芯焊丝配套HJ260焊剂或SJ107焊剂进行焊接。

本发明能够达到以下技术效果：

1、本发明的Cr13系列通用型堆焊用埋弧药芯焊丝，堆焊效率高，堆焊层硬度稳定均匀（硬度偏差≤HRC 3），焊接工艺性能优良。

2、高碳铬铁、微碳铬铁、中碳锰铁和钛铁制成复合微合金化晶粒后加入药芯焊芯，能够使配方中的有效成分在焊接过程中避免发生副反应从而影响性能效果。