[发明专利]一种堆焊用高钒高硼合金的复合粉粒及其应用方法

说明书

一种堆焊用高钒高硼合金的复合粉粒，采用粉末组分过筛称量、粉末干混、向混合粉末添加液态粘结剂湿混、湿粉体旋转粘合造粒、热风吹干、低温烧结、筛分的步骤而制成粒度10目～15目的复合粉粒，以H08A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，凝固形成包含显微硬度均值高达1844HV以上的Vsubgt;3/subgt;Bsubgt;2/subgt;相的高钒高硼合金。所制备高硼合金的主耐磨相包含块状Vsubgt;3/subgt;Bsubgt;2/subgt;相、Msubgt;2/subgt;B相(M＝Fe，V，Cr)和VC相，体积分数高达60％以上，变态共晶的体积分数低于10％。该高钒高硼合金复合粉粒可应用于耐高温低应力磨粒磨损工况的零部件堆焊耐磨合金层，如破碎高温矿渣的单辊破碎机的齿头。

技术领域

本发明属于耐磨堆焊技术领域，具体涉及一种堆焊用高钒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，主要因之兼具良好的经济性和较高的耐磨性。该合金制备方法主要有：砂型铸造、热扩渗和堆焊。砂型铸造因铸件结构大且壁厚，而高硼合金脆性偏大，实际可加入的硼及其他合金化元素量偏少，可制备的高硼合金种类较为有限。热扩硼合金需对工件加热至850～900℃并持续5小时而使硼原子扩散至内表层，工件的变形大，但渗层只有0.5mm不到，偏薄，对于服役工况恶劣的磨粒磨损工况工件来说，渗层很快被磨光而导致使用寿命偏短。

作为一种可靠的表面工程技术，堆焊工艺可用来制备高硼合金。高硼合金普遍具有良好的自熔性，即自脱氧性，其焊缝成型美观，但开裂倾向大，一般用于低应力磨粒磨损工况。堆焊工艺最为一个突出优点是可以集中数量较多的合金组元去构造一种新型的耐磨合金。由于只是工件表层需要高合金组分的耐磨合金制备，本体材料仍采用低碳钢或者低合金钢，因而工件的总材料成本较整体铸造成型偏低。此外，低碳钢等本体工件铸造工艺成熟，即使工件表面高合金层磨损后又可重新堆焊，迅速恢复其耐磨性能，这使堆焊工艺在耐磨领域得到了较为广泛的应用。

然而，作为一种工业用耐磨合金，高硼合金的熔点普遍较高铬合金偏低，致使耐高温的低应力磨粒磨损工况条件下未被考虑使用。但是，硼合金熔体以其良好的流动性，在铸造、粉末冶金及钎焊成型的高温合金中得到一定的研究及应用，这是高铬、TiC增强等耐磨合金所不具备的突出优点，主要的合金系统有Fe-Cr-Mo-B等。一般来说，高硼合金的主要耐磨相为初生Fe₂B相，形态呈四边形块状或者板条状，按照其合金化的要求可固溶入一定的合金化元素，主要为Cr，即形成复合(Fe,Cr)₂B相，铬含量高时也可析出CrFeB相，但不会析出Cr₂B。这是因为，耐磨堆焊材料，如药芯焊丝、药皮焊条等，目前尚无法以100％的铬和硼组分的方式，总会存在50％以上的铁组分，这是难以避免的；高硼合金一般存在30％以上的变态共晶((α-Fe+Fe₃(C,B))，这使之熔点偏低，导致所堆焊高硼铁基合金难以在耐高温的低应力磨粒磨损工况下持续服役，致使其成型优良的优点未能得到利用。

发明内容

本发明的目的之一在于针对目前高硼堆焊材料存在的上述缺陷，提供一种堆焊用高钒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：一种堆焊用高钒高硼合金的复合粉粒，采用粉末组分过筛称量、粉末干混、向混合粉末添加液态粘结剂湿混、湿粉体旋转粘合造粒、湿粉粒热风吹干、低温烧结、筛分的步骤而制成粒度10目～15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：55～60％的含钒量50％的钒铁(FeV50-A)；18～20％的碳化硼含量99％以上的碳化硼(B₄C)；8～12％的含铬量99％以上的金属铬(Cr)；2～3％的含硅量40～47％的硅铁(FeSi45-A)；2～3％的含锰量为78～85％、含碳量为1.5％的中碳锰铁(FeMn80C1.5-A)；1～1.5％的含铝量不低于99％的铝粉(Al)；余量为含铁量不低于98％的还原铁粉(Fe)。