[发明专利]一种耐磨堆焊药芯焊丝

说明书

本发明属于焊接材料技术领域，特别涉及一种耐磨堆焊药芯焊丝，由低碳冷轧钢带包覆药芯粉制成，药芯成分及用量按质量百分比计为：纳米金刚石1.0%~1.8%，纳米三氧化二铝2.0%~4.0%、低碳铬铁2.5%~5.0%、钼铁4.0%~6.0%、镍铁3.0%~6.0%、硼铁2.0%~4.0%、铌铁1.5%~3.0%、硅铁2.0%~5.0%、锰铁5.0%~8.0%、长石5.0%~10.0%、冰晶石2.0%~5.0%、钛白粉4.0%‑8.0%、锆英石2.0%~5.0%，余量为FHT100·25还原铁粉，纳米金刚石的粒径为30~80nm，纳米三氧化二铝的粒径为40~100nm，药芯质量占药芯焊丝总质量的20%~35%，焊丝直径为1.2~2.4mm。

技术领域

本发明涉及焊接材料领域，更具体地说，是涉及一种耐磨堆焊药芯焊丝。

技术背景

磨损是造成机械失效的主要原因之一，随着现代工业的发展，机械设备及其零部件在使用中对材料耐磨性的要求越来越高，其使用寿命成为影响机械设备生产效率越来越重要的因素。如水泥厂立磨磨辊和磨盘以及挤压辊、火力发电厂磨煤机磨辊和磨盘、破碎机锤头和滚筒、挖掘机的铲齿，使用过程中由于局部磨损、损伤而无法继续使用，损耗巨大。

堆焊技术是一种常用的表面改性及修复的方法，主要应用于水泥、钢铁、电力、采矿等行业，近年来药芯焊丝逐渐成为耐磨堆焊的首选焊材。

在焊接材料的设计中，合金元素对力学性能的影响不仅取决于碳与合金元素形成碳化物的类型、尺寸、形状、数量以及分布状态和面积比，而且取决于晶粒的大小及合金元素的分布均匀度。焊缝中为获取碳，在药芯焊丝中往往加入一定量的石墨，从而满足焊缝熔敷金属的硬度及其力学性能。但是，随着石墨的加入，焊缝中晶粒会变得比较粗大且组织分布不均匀，堆焊层易出现宏观裂纹，从而使堆焊层的保护效果大大降低。

中国专利CN105945456B公开了一种耐热耐磨药芯焊丝，熔敷金属及高温回火态微观组织均匀，900℃回火8小时洛氏硬度在58HRC以上，在600~900℃工况条件下使用具有优良的耐热耐磨性能。但药芯配方中加入了纳米级石墨烯、纳米级碳化铬、纳米级稀土，制备成本高，尤其是石墨烯和稀土，成本极高且稀土是国家战略物资，使这种药芯焊丝的工业化生产受到了限制。

中国专利CN105798484B公开了一种高碳高铬高钒耐磨堆焊自保护药芯焊丝，其中含高碳铬铁化学成分的质量百分比计为：5%~25%、碳化铬30%~60%、石墨1%~5%，这样就造成了碳含量的值很高，虽然一定程度上增大了硬度，但专利文本中并未公开如何避免高碳含量时焊缝中晶粒比较粗大且组织分布不均匀的问题，而利用钒与碳的亲和性生成极为细小的碳化物VC和V₂C，但未提及使用怎样的措施使其均匀分布，而剩余的C仍会形成粗大晶粒，专利文本中也没有提出处理的方法，所以专利文本中第0012段讲述的不会降低堆焊合金的韧性没有相应的科学依据。

中国专利CN106041364B公开了一种耐磨堆焊药芯焊丝，平均硬度在45~58HRC范围内，可满足一定工况下的耐磨需要，但无法满足水泥厂立磨磨辊和磨盘以及挤压辊、火力发电厂磨煤机磨辊和磨盘、破碎机锤头和滚筒、挖掘机的铲齿等要求60HRC以上的要求。

发明内容

本发明的目的就是为了解决现有技术之不足而提供的一种耐磨堆焊药芯焊丝，可以大大提高堆焊合金的硬度（62-66HRC）和耐磨性，同时堆焊合金的韧性好，不易出现裂纹倾向。