[发明专利]一种埋弧堆焊高硼合金的复合粉粒及其应用方法

说明书

一种埋弧堆焊高硼合金的复合粉粒及其应用方法，包括采用粉末组分干混、混合粉末掺入纯净水湿混、旋转粘合造粒、低温烧结、筛分等步骤所制成的6目～14目的复合粉粒预制于焊道，并以实心焊丝作为电弧载体，进行埋弧堆焊，使复合粉粒熔体和实心焊丝熔滴熔合为一体化堆焊熔池。该复合粉粒所含碳化硼和金属铬组分在电弧热作用下，大部分优先原位发生冶金反应，形成包含长宽比极大且显微硬度均值高达1622 HV的初生M₂B的过共晶型高硼合金。该复合粉粒所制备的高硼合金优良的耐磨性和较高韧性，可用于低应力磨粒磨损工况下零部件埋弧堆焊耐磨合金层，也可直接自保护明弧焊。

技术领域

本发明属于耐磨堆焊技术领域，具体涉及一种埋弧堆焊高硼合金的复合粉粒及其应用方法。

背景技术

高硼合金用作耐磨损零件材料，主要因其较为优异的耐磨粒磨损性能，由于硼在γ-Fe和α-Fe等基体的溶解度均低于0.02％，致使Fe₂B等耐磨相易于析出，因而比同类高铬铸铁更为经济。

高硼合金的制备方式有：砂型铸造、热扩渗和堆焊。砂型铸造可制备耐磨性能良好的硼合金，但铸件往往过厚、合金硼化物过脆，以及铸造熔体中硼和碳原子相互排斥而形成数量过多的共晶或者鱼骨状莱氏体等脆性相，致使铸造硼合金开裂敏感性大，可添加的硼、碳含量较为有限，多为亚共晶结构，这极大限制了其应用范围。热扩渗硼合金层厚度往往有限，只有0.06～0.32mm左右，磨粒磨损工况下服役期限短，且在外加载荷、腐蚀工况下易剥落；在低碳钢基体上堆焊高硼合金，其熔敷层所受拘束度小，可获得厚度更高和耐磨性良好的高硼合金，如低碳钢基体上药芯焊丝埋弧或自保护明弧堆焊高硼合金。但是，药芯焊丝的包粉量较为有限，硼组分添加量较为有限而压缩了其应用空间。

此外，高硼合金具有自熔性，即自脱氧性，其堆焊熔体流动性较好，可获得成形美观的焊缝，既可埋弧焊，也可自保护明弧焊。我国硼资源相对丰富，可减少W、Mo和Nb等合金组分消耗，显著减小药芯焊丝材料成本，并降低环境污染代价。但是，高硼合金的(Fe,Cr)₂B等主耐磨相的显微硬度一般在900～1300HV之间，该相Cr含量偏低，韧性和耐腐蚀性偏差，无法充分发挥该类高硼合金的性价比潜力。

不仅如此，由于药皮焊条和药芯焊丝等用来制备硼合金的焊接材料的制备工艺较为复杂，使得人们对新型硼合金的研究和开发利用周期长，人力和物力消耗过大，导致该型合金的研究进展较慢，因而迫切需要简化并改进该高硼堆焊合金的制备材料和方式。

发明内容

本发明的目的之一在于针对目前高硼合金堆焊材料存在的上述缺陷，提供一种埋弧堆焊高硼合金的复合粉粒。

本发明上述目的通过下述技术方案实现：一种埋弧堆焊高硼合金的复合粉粒，采用粉末组分过筛称量、粉末组分干混、混合粉末添加纯净水湿混、旋转粘合造粒、低温烧结、筛分等步骤制成粒度6目～14目的复合粉粒；

所述复合粉粒所含粉末组分的重量百分含量分别为：60～70％的含铬量99％以上的金属铬(Cr)；16～18％的碳化硼(B₄C)；5～7％的含硅量40～47％的硅铁(FeSi45)；4～6％的含锰量为78～85％、含碳量为1.5％的中碳锰铁(FeMn80C1.5)；1～2％的含铝量不低于99％的铝粉(Al)；3～5％的零水硅酸钠；余量为含铁量不低于98％的还原铁粉(Fe)。

进一步，复合粉粒所含粉末组分中的金属铬、碳化硼、硅铁、中碳锰铁、还原铁粉的粉末过60目筛，铝粉过300目筛，零水硅酸钠的粉末过80目后称量。

进一步，复合粉粒所含零水硅酸钠粉末组分的模数为1.0～1.4。

进一步，纯净水以15～25ml纯净水/100g混合粉末的方式喷雾添加入混合粉末进行湿混。

进一步，复合粉粒在250～400℃低温烧结并保温2～4小时后出炉。