[发明专利]一种无铬型高耐磨抗冲击堆焊药芯焊丝

说明书

本发明提供一种无铬型高耐磨抗冲击堆焊药芯焊丝，所述堆焊药芯焊丝由芯部药粉和包裹在芯部药粉外的低碳钢带外皮制备而成，所述芯部药粉由碳化硼，铌铁，镍粉，电解锰，75#硅铁，钛铁，萤石，硅灰石，金红石，铝镁合金，钾长石，钛酸钾，混合稀土钇，氧化铋及原铁粉混合而成。本发明药芯焊丝堆焊熔敷金属兼顾优良的抗磨粒磨损性能和抗冲击性能，可解决高碳高铬合金耐磨堆焊层开裂严重、抗冲击性能差、在工程应用中经常产生剥落问题，同时通过合理调整配方各物料的配比，改善焊接工艺性能，使得焊接飞溅小、焊道成型好，拓展耐磨堆焊药芯焊丝的应用领域。

技术领域

本发明属于焊接材料领域，具体涉及一种无铬型高耐磨抗冲击堆焊药芯焊丝。

背景技术

工业领域的金属零部件因磨损造成的经济损失非常巨大，采用耐磨堆焊药芯焊丝对金属零部件进行表面堆焊增材制造、旧品的再制造以及焊接修复，可大大提高耐磨工件的使用寿命并可循环再利用，同时具有生产效率高的特点，可有效地避免因金属零部件使用寿命短而报废造成的经济损失，在建设绿色工业、资源节约型、环境友好型社会以及发展循环经济中发挥着重要作用。

目前抗强磨粒磨损耐磨堆焊材料，普遍采用的是含Cr型的堆焊金属，应用的主要焊材形式为堆焊药芯焊丝，应用最多的是高碳高铬合金，其耐磨机理是通过堆焊金属产生大量的Cr₇C₃、Cr₂₃C₆、Cr₃C₂等Cr的碳化物及其复合化合物来提高耐磨性，其中主要含量是Cr₇C₃，由于高碳高铬合金一次碳化物组织粗大，带来的问题是耐磨堆焊层开裂严重、抗冲击性能差、在工程应用经常产生剥落，造成一些工况场合无法应用，其他含碳、铬较低的药芯焊丝堆焊金属主要靠产生马氏体或亚共晶组织提高耐磨性，抗冲击性能虽有所提高，但抗磨粒磨损性能差。

发明内容

鉴于上述技术不足，本发明提供一种无铬型高耐磨抗冲击堆焊药芯焊丝，通过在药芯焊丝粉芯中加入Nb、Ni、B、Ti等合金元素形成化合物，降低碳的含量，使得堆焊金属基体组织得到强化外，其化合物相具有更高的抗磨粒磨损性能，同时抗冲击性能得到改善，提高工件表面的抗耐磨使用寿命。此外，通过焊丝药芯中矿物质及化工原料等保护渣含量配比的调整，改善焊接工艺性能，使得焊接飞溅小、焊道成型好，拓展耐磨堆焊药芯焊丝的应用领域。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：一种无铬型高耐磨抗冲击堆焊药芯焊丝，药芯焊丝由钢带外皮和芯部药粉组成，钢带外皮采用低碳钢带。所述的芯部药粉中各组分的质量百分比为：碳化硼17％-26％，铌铁22％-43％，镍粉5.0％-9.5％，电解锰3.4％-4.8％，75#硅铁0.6％-3.0％，钛铁1.8％-5.3％，萤石4.0％-5.0％，硅灰石2.0％-3.0％，金红石3.0％-4.0％，铝镁合金0.5％-1.0％，钾长石1.0％-1.5％，钛酸钾0.5％-1.0％，混合稀土钇0.1％～1％，氧化铋0.1％-0.5％，余量为还原铁粉。

进一步的，芯部药粉中各组分的最佳配比是：碳化硼24.5％，铌铁39.0％，镍粉8.5％，电解锰4.8％，75#硅铁3.0％，钛铁5.2％，萤石4.3％，硅灰石2.0％，金红石3.5％，铝镁合金0.85％，钾长石1.30％，钛酸钾0.85％，混合稀土钇(RE)0.18％，氧化铋0.22％，余量为还原铁粉。

进一步的，所述药芯焊丝直径为1.2mm-2.6mm，优选1.6mmmm。

进一步的，所述药芯焊丝的填充率为18％-28％。

进一步的，所述药芯焊丝采用CO₂气体保护焊或(10％-25％)Ar+(75％-90％)CO₂混合气体保护焊工艺焊接。

进一步的，所述药芯焊丝堆焊熔敷金属硬度HRC60-69.