[发明专利]一种高硬度耐氧化不锈钢堆焊焊丝及其制备方法和应用

说明书

本发明属于焊接材料技术领域，涉及一种不锈钢焊丝材料，具体涉及一种高硬度耐氧化不锈钢堆焊焊丝及其制备方法和应用。该焊丝由外用钢带和药芯组成，外用钢带为铁素体不锈钢带，其特征在于：药芯的各组分占所述药芯的质量百分比为：高氮铬铁18～20%、微碳铬铁10～12%、三元硼化物3～6%、碳化铬3～6%、铌粉1～3%、锰粉5～8%，氟化稀土2～4%、氟硅酸钠2～5%、氟化石墨5～8%、氧化铝粉1～3％、氧化镁粉2～3％、氟化钙2～4%、其余为金属铬粉，以上组分质量百分比之和为100％。本发明的高硬度耐氧化不锈钢堆焊焊丝对母材进行堆焊处理后，能使母材表面熔覆层的硬度高、耐磨性优异和耐氧化性好，特别适用于混合叶片修补时的应用。

技术领域

本发明属于焊接材料技术领域，涉及一种不锈钢焊丝材料，具体涉及一种高硬度耐氧化不锈钢堆焊焊丝及其制备方法和应用。

背景技术

随着人类工业技术的日益多样化、成熟化，世界各国工业化发展过程中对钢材的性能要求也逐渐增高。在焊接生产作业中，常要求对一些表面硬度和耐磨性差、表面磨损或者局部区域破损的零部件表面进行堆焊制造或者修复。以渣、气或者渣气联合保护方式，在机械零件表面堆焊一层高强度耐磨、耐热或者耐腐蚀等金属层，赋予表面以特殊的性能，这项工艺已经为不少企业采用。所用的焊接材料有药皮焊条、实心焊丝和药芯焊丝，其中药皮焊条堆焊具有操作简单、灵活方便等优点，缺点是效率低 ；实心焊丝刚性强、工艺性能好，但过渡的合金元素量有限 ；药芯焊丝成分调节极为方便，根据需要可获得所需成分的堆焊合金，且以埋弧或气保护方式焊接具有熔敷效率高，更适合于企业生产。

药芯焊丝作为新一代焊接材料，其焊接效率高、容易操作和焊丝品种多，使其应用越来越广泛，在药芯焊丝的应用中硬面堆焊领域是药芯焊丝的一个主要拓展方向。堆焊耐磨药芯焊丝分为铁基堆焊耐磨焊丝和非铁基堆焊耐磨焊丝两大类。铁基堆焊耐磨焊丝又分为高铬合金堆焊耐磨焊丝、碳化钨堆焊耐磨焊丝等，其主要优点是成本低、可焊性较好，适合各种钢铁件的修复，并能不同程度地增加20-80%的使用寿命。但是，由于材质所限，这类铁基堆焊耐磨焊丝存在一些难以避免的缺陷：硬度低、耐磨性有限、耐蚀性差及耐氧化性能差，难以满足严重磨损、腐蚀、高温等苛刻环境条件下零件的使用要求。非铁基堆焊耐磨焊丝又分为钴基堆焊耐磨焊丝和镍基堆焊耐磨焊丝，这类材料主要参照硬质合金材料制备的。目前，耐磨性和耐腐蚀性均较好的高铬铸铁，如以药芯焊丝形式供货，由于埋弧堆焊时焊缝热输入量大，所形成的碳化物过于粗大，堆焊合金韧性差，即使采用预热和焊后热处理等减小应力方式，埋弧堆焊时表面硬度依然很差，易开裂，这使得企业的生产效率较低，能源消耗大。多数小型企业采用其焊条手工堆焊操作，生产效率低，制造和修复成本高。堆焊合金的高硬度主要与其显微组织中的硬质相，如碳化物的形状和数量相关，耐氧化则取决于基体组织的致密性。广大的生产企业迫切需要一种具有硬度高、耐磨性好和耐氧化的堆焊药芯焊丝，以满足零部件的堆焊制造或者修复需要。

发明内容

本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种高硬度耐氧化不锈钢堆焊焊丝及其制备方法和应用，采用本发明制备的高硬度耐氧化不锈钢堆焊焊丝对母材进行堆焊处理后，能使母材表面熔覆层的硬度高、耐磨性优异和耐氧化性好。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种高硬度耐氧化不锈钢堆焊焊丝，由外用钢带和药芯组成，外用钢带为铁素体不锈钢带，药芯的各组分占所述药芯的质量百分比为：高氮铬铁18～20%、微碳铬铁10～12%、三元硼化物3～6%、碳化铬3～6%、铌粉1～3%、锰粉5～8%，氟化稀土2～4%、氟硅酸钠2～5%、氟化石墨5～8%、氧化铝粉1～3％、氧化镁粉2～3％、氟化钙2～4%、其余为金属铬粉，以上组分质量百分比之和为100％。

进一步，上述所述的钢带为铬含量为 16.0 ～18.0％的430铁素体不锈钢带，钢带宽度为5～7mm，厚度0.3～0.5 mm。

进一步，上述所述的钢带与药芯的质量比为1.5～3:1。