[发明专利]一种高硬度冷、热轧辊的精密堆焊方法

说明书

技术领域

本发明涉及精密焊接技术领域，尤其涉及一种使用硬度要求≥60HRC的高硬度冷轧辊、热连轧功能辊(含模具)为代表的耐磨件堆焊修复和复合制造的高硬度冷、热轧辊的精密堆焊方法。

背景技术

近代具有高辊(模)面使用硬度要求的耐磨件日益增多。如：带钢、不锈钢；铝、铜、钛板材的可逆式轧机冷轧工作辊，平整、矫直等功能辊；60-100kg级高强度钢板热连轧卷取机助卷辊、夹送辊等功能辊。模具类则包括冷挤压、热挤压的工模具，如旋压模、挤压模等。

随着近代轧制技术日益向高轧制强度，高速化、高温化(热连轧)，高轧材表面质量方向发展，上述耐磨件使用工况更趋恶劣。除要求堆焊层≥60HRC的高硬度高韧性匹配和焊接性外，对熔敷金属的显微组织、晶粒度和宏观硬度不均匀性等均提出更高的要求，包括能实现较大厚度的埋弧堆焊。

现实情况是：虽不乏上述耐磨件堆焊材料和工艺的研究及应用报道，但实际堆焊层硬度多在＜60HRC范围。不过近年来，专门针对≥60HRC高硬度冷轧工作辊堆焊材料的研究也开始活跃于国内研究院所。其中，CN101722383A专利含Co药芯焊丝堆焊冷轧工作辊，即是所取得的重要研究和应用成果之一。

上述可知，有必要对现有技术作进一步改进。

发明内容

针对以上问题，本发明提供了一种构思合理，操作流程简单，既能满足冷轧辊，也能满足高强度钢板热连轧功能辊的硬面堆焊修复或复合制造，具有高可靠性、质量再现性的高硬度冷、热轧辊的精密堆焊方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

上述的一种高硬度冷、热轧辊的精密堆焊方法，其特征在于，所述精密堆焊方法具体包括以下步骤：

(1)盖面层堆焊合金，即选择模具钢熔敷金属成分，以制得冷轧辊辊面的硬度≥60HRC堆焊合金备用；

(2)过渡层堆焊合金，即将上述步骤(1)堆焊后合金产物的盖面层上熔敷金属成分后备用；

(3)低热输入堆焊，即将上述步骤(2)堆焊后的合金产物在≥280℃的预热和层间温度下堆焊；

(4)回火，即将上述步骤(3)堆焊后的合金产物进行高温回火，对韧性要求更高的冷轧工作辊，进行二次高温回火，以最终获得细晶组织。

所述高硬度冷、热轧辊的精密堆焊方法，其中：所述步骤(1)盖面层堆焊合金中熔敷金属成分的质量百分比为碳0.4-1.0，铬2.0-6.0，硅1.0-1.5，锰1.0-2.0，钒0.2-1.0，钨6.0-10.0，钼0.5-1.5，余量≤1.5的铁。

所述高硬度冷、热轧辊的精密堆焊方法，其中：所述步骤(2)过渡层堆焊合金中熔敷金属成分的质量百分比为碳0.1-0.4，铬2.0-6.0，硅0.4-0.8，锰1.0-2.0，钒0.1-0.6，钼0.5-1.8，钨、镍、硼、钛≤1.5，余量为铁。

所述高硬度冷、热轧辊的精密堆焊方法，其中：所述步骤(3)低热输入堆焊的焊接电压为23-25V，焊接电流为320-350A。

所述高硬度冷、热轧辊的精密堆焊方法，其中：所述步骤(4)高温回火的回火温度为600℃。

所述高硬度冷、热轧辊的精密堆焊方法，其中：所述步骤(4)高温回火后获得的是宏观硬度不均匀性＜±1.5HRC，晶粒度为10-11级的细晶组织。

有益效果：

本发明构思合理，操作流程简单，既能满足冷轧辊，也能满足高强度钢板热连轧功能辊的硬面堆焊修复或复合制造，使用寿命普遍提高1-1.5倍，具有高可靠性、质量再现性。其中，堆焊层使用硬度可达60-65HRC，硬度不均匀性＜±1.5HRC，显微组织回火马氏体+弥散碳化物等,晶粒度10-11级，使用厚度可达15mm。本发明除满足≥60HRC高硬度冷轧工作辊外，同时兼顾热连轧功能辊堆焊需要的高韧性埋弧堆焊材料。

本发明的优点具体体现在以下几方面：

(1)盖面层堆焊合金即能满足≥60HRC冷轧辊辊面，又兼顾热连轧辊辊面耐磨、抗粘钢性、耐冷热疲劳和高温回火组织稳定性堆焊需要。

(2)过渡层堆焊合金的合金成分、显微组织具有相适应性，通过合理的基材堆焊层硬度梯度设计，可避免应力作用下堆焊层剥落；

(3)低热输入堆焊能有效抑制堆焊层熔敷金属粗晶化倾向，避免冷热裂纹，并为焊后回火细化晶粒创造条件；

(4)高温回火可进一步改善枝状晶组织，促使残余奥氏体转变，碳化物等的析出和弥散化程度更充分和完全，获得10-11级晶粒度的细晶组织，宏观硬度不均匀性＜±1.5HRC。

具体实施方式