CN102962601A

CN102962601A - 一种焊丝及其制造方法

Info

Publication number: CN102962601A
Application number: CN2012104415423A
Authority: CN
Inventors: 王存; 张会江; 王斌
Original assignee: BEIJING OPEN-ARC WELDING Co Ltd
Current assignee: Beijing New Material Co., Ltd.
Priority date: 2012-11-07
Filing date: 2012-11-07
Publication date: 2013-03-13
Anticipated expiration: 2032-11-07
Also published as: CN102962601B

Abstract

本发明提供了一种焊丝及其制造方法，所述焊丝包括低碳钢外皮和药芯，所述焊丝焊接后形成堆焊层，所述堆焊层包括以下合金元素：按重量百分比计算，C为3.5％～6.5％，Cr为16％～35％，Si为0.5％～2.5％，Mn为0.5％～2.5％，Mo为0.5％～3.5％。本发明的焊丝具有焊接后形成的堆焊层硬度高、碳化物颗粒细小、冲击磨损性能优越等特点。

Description

一种焊丝及其制造方法

技术领域

本发明属于焊接材料领域，具体涉及一种焊丝及其制造方法。

背景技术

目前，电力、水泥、钢铁、矿山等行业的机械耐磨件上用于堆焊修复的焊接材料，一般属于高锰钢和高铬铸铁系列，然而高锰钢在低、中冲击磨损工况下，其冲击相***化不能充分发挥，使得耐磨性低，寿命短；而高铬铸铁系列一般只含有碳、铬、硅、锰等合金元素，其耐磨性主要依靠碳与铬形成复合碳化物（Fe、Cr）₇C₃、（Fe，Cr）₂₃C₆与基体相结合而达到，但碳化物（Fe、Cr）₇C₃的硬度为HV1200～1800，（Fe，Cr）₂₃C₆的硬度为HV1000～1520，虽是一种很耐磨的材料但抗裂性极差。如果加入铬含量过高，堆焊表面硬度不会增加，而且表面产生很多裂纹，易使耐磨层脱落。

发明内容

本发明提供了一种焊丝及其制造方法，可很好的解决以上问题。

本发明的目的是在高铬铸铁堆焊材料的基础上添加一定量的钼元素来解决一般堆焊材料在磨损条件硬度小、耐磨性差的问题。

本发明提供了一种焊丝，包括低碳钢外皮和药芯，所述焊丝焊接后形成堆焊层，所述堆焊层包括以下合金元素：按重量百分比计算，C为3.5％～6.5％，Cr为16％～35％，Si为0.5％～2.5％，Mn为0.5％～2.5％，Mo为0.5％～3.5％。

根据本发明的具体技术方案，其中，所述药芯重量占所述焊丝重量为35％～65％。

根据本发明的具体技术方案，其中，所述药芯由以下合金粉末组成：高碳铬铁、低碳铬铁和金属铬中的一种或几种，锰铁或硅锰合金中的一种，钼铁，镍粉，雾化硅铁粉，石墨，铁粉。

根据本发明的具体技术方案，其中，所述药芯由以下合金粉末组成：按重量百分比计算，高碳铬铁46％或低碳铬铁43％中的一种、锰铁12％或硅锰合金15％中的一种、钼铁1.5％、镍粉0.5％、雾化硅铁粉20％、石墨10％、铁粉10％。

根据本发明的具体技术方案，其中，所述药芯由以下合金粉末组成：按重量百分比计算，高碳铬铁52％或低碳铬铁48％中的一种、锰铁12％或硅锰合金16％中的一种、钼铁2.4％、镍粉0.5％、雾化硅铁粉20％、石墨9％、铁粉4.1％。

根据本发明的具体技术方案，其中，所述药芯由以下合金粉末组成：按重量百分比计算，高碳铬铁41％或低碳铬铁41％中的一种、铬粉6％、锰铁12％或硅锰合金12％中的一种、钼铁3.0％、镍粉0.5％、雾化硅铁粉20％、石墨15％、铁粉2.5％。

根据本发明的具体技术方案，其中，采用明弧焊接。

本发明还提供了上述焊丝的制造方法，选用宽度为12mm～16mm、厚度为0.3mm～0.5mm的低碳钢外皮，先将所述低碳钢外皮轧制成U形，再向U形槽中加入药芯，然后将U形槽合口，使药芯包裹其中，然后经拔丝机拉拔到直径为2.4mm～2.8mm。

根据本发明的具体技术方案，其中，所述合金粉末的粒度为过60目～80目。

本发明的焊丝焊接后形成的堆焊层包含钼元素，由于钼元素形成碳化物的能力比铬强，且钼可增加铸铁的淬透性，抑制珠光体的析出，促使基体中马氏体组织的形成，因而可显著提高碳化物和基体的硬度；本发明的焊丝具有焊接后形成的堆焊层硬度高、碳化物颗粒细小、冲击磨损性能优越等特点。

具体实施方式

下面以具体实施例的方式说明本发明，但是本发明决不仅限于下列实施例。

一种焊丝，包括低碳钢外皮和药芯，所述焊丝焊接后形成堆焊层，所述堆焊层包括以下合金元素：按重量百分比计算，C为3.5％～6.5％，Cr为16％～35％，Si为0.5％～2.5％，Mn为0.5％～2.5％，Mo为0.5％～3.5％。

Mo是强碳化物形成元素,可以稳定高铬铸铁中的碳化物，Mo与碳不仅能形成初生碳化物，而且可形成二次碳化物，降低奥氏体中碳的浓度，使奥氏体不稳定，提高马氏体转变温度Ms。极小的碳化钼颗粒均匀分布于组织中，可提高堆焊金属性能，在结晶时也可作为外来核心，控制结晶过程中晶粒的长大和碳化物晶界的移动，从而细化组织，改善碳化物分布，减少粗大的柱状晶组织。同时，含钼的碳化物硬度很高，可达HV2250，并弥散分布于基体中，不仅对基体起到强韧化作用，还和（Fe、Cr）₇C₃、（Fe，Cr）₂₃C₆一道成为堆焊层中的耐磨硬质相，使堆焊层的抗裂性和耐磨性都得到了明显的改善。

在高铬铸铁材质的基础上通过添加钼元素，由于钼元素形成碳化物的能力比铬强，且钼可增加铸铁的淬透性，抑制珠光体的析出，促使基体中马氏体组织的形成，因而可显著提高碳化物和基体的硬度。

低碳钢一般指碳含量低于0.25％（按重量百分比计算）的碳素钢。

所述药芯重量占所述焊丝重量为35％～65％。

所述药芯由以下合金粉末组成：高碳铬铁、低碳铬铁和金属铬中的一种或几种，锰铁或硅锰合金中的一种，钼铁，镍粉，雾化硅铁粉，石墨，铁粉。

铬铁按其成分含碳量的不同可分为高碳、中碳和低碳，其中含碳量大于5％（按重量百分比计算）为高碳铬铁，含碳量在0.5％-5％（按重量百分比计算）为中碳铬铁，含碳量小于0.5％（按重量百分比计算）为低碳铬铁。

雾化硅铁粉中的“雾化”是指在熔炼硅铁过程中用高压水雾化生产的，其生产过程中杂质含量少，纯净化高，相对比其他方法冶炼出来的价格高。

本发明的焊丝焊接后形成的堆焊层与现有技术相比具有更高耐磨性的原因是在药芯中加入1.0％～4.5％（按重量百分比计算）的钼铁，使焊丝焊接后形成的堆焊层组织中含有细小的MoC和Mo₂C硬质相，硬度为HV2250，这种坚硬的硬质相具有简单的六方结构，在冲击变形的过程中，具有一定的变形能力。

本发明的焊丝采用明弧焊接。

一种上述焊丝的制造方法，选用宽度为12mm～16mm、厚度为0.3mm～0.5mm的低碳钢外皮，先将所述低碳钢外皮轧制成U形，再向U形槽中加入药芯，然后将U形槽合口，使药芯包裹其中，然后经拔丝机拉拔到直径为2.4mm～2.8mm。

所述药芯重量占所述焊丝重量为35％～65％。

所述合金粉末的粒度为过60目～80目。

过60目～80目中的“过”是指小于的意思。

实施例1

选用宽度为16mm、厚度为0.5mm的低碳钢外皮，先将所述低碳钢外皮轧制成U形，再向U形槽中加入药芯，所述药芯由以下合金粉末组成：按重量百分比计算，高碳铬铁46％、锰铁12％、钼铁1.5％、镍粉0.5％、雾化硅铁粉20％、石墨10％、铁粉10％，将所取合金粉末充分混合均匀，然后通过送粉器将合金粉末加入U形槽中，填充率为48％，将U形槽合口，使合金粉末包含其中，然后经拔丝机拉拔到直径为2.4mm。

该焊丝焊接后形成堆焊层，所述堆焊层包括以下合金元素：按重量百分比计算，C为5.7％，Cr为24％，Si为1.2％，Mn为0.9％，Mo为1.3％。

实施例2

选用宽度为16mm、厚度为0.5mm的低碳钢外皮，先将所述低碳钢外皮轧制成U形，再向U形槽中加入药芯，所述药芯由以下合金粉末组成：按重量百分比计算，低碳铬铁43％、硅锰合金15％、钼铁1.5％、镍粉0.5％、雾化硅铁粉20％、石墨10％、铁粉10％，将所取合金粉末充分混合均匀，然后通过送粉器将合金粉末加入U形槽中，填充率为48％，将U形槽合口，使合金粉末包含其中，然后经拔丝机拉拔到直径为2.4mm。

该焊丝焊接后形成堆焊层，所述堆焊层包括以下合金元素：按重量百分比计算，C为5.3％，Cr为26％，Si为2.1％，Mn为0.7％，Mo为1.3％。

实施例3

选用宽度为16mm、厚度为0.35mm的低碳钢外皮，先将所述低碳钢外皮轧制成U形，再向U形槽中加入药芯，所述药芯由以下合金粉末组成：按重量百分比计算，高碳铬铁52％、锰铁12％、钼铁2.4％、镍粉0.5％、雾化硅铁粉20％、石墨9％、铁粉4.1％，将所取合金粉末充分混合均匀，然后通过送粉器将合金粉末加入U形槽中，填充率为51％，将U形槽合口，使合金粉末包含其中，然后经拔丝机拉拔到直径为2.8mm。

该焊丝焊接后形成堆焊层，所述堆焊层包括以下合金元素：按重量百分比计算，C为6.2％，Cr为28％，Si为1.2％，Mn为0.9％，Mo为2.1％。

实施例4

选用宽度为16mm、厚度为0.35mm的低碳钢外皮，先将所述低碳钢外皮轧制成U形，再向U形槽中加入药芯，所述药芯由以下合金粉末组成：按重量百分比计算，低碳铬铁48％、硅锰合金16％、钼铁2.4％、镍粉0.5％、雾化硅铁粉20％、石墨9％、铁粉4.1％，将所取合金粉末充分混合均匀，然后通过送粉器将合金粉末加入U形槽中，填充率为51％，将U形槽合口，使合金粉末包含其中，然后经拔丝机拉拔到直径为2.8mm。

该焊丝焊接后形成堆焊层，所述堆焊层包括以下合金元素：按重量百分比计算，C为5.5％，Cr为28％，Si为2.5％，Mn为1.0％，Mo为2.1％。

实施例5

选用宽度为12mm、厚度为0.3mm的低碳钢外皮，先将所述低碳钢外皮轧制成U形，再向U形槽中加入药芯，所述药芯由以下合金粉末组成：按重量百分比计算，高碳铬铁41％、铬粉6％、锰铁12％、钼铁3.0％、镍粉0.5％、雾化硅铁粉20％、石墨15％、铁粉2.5％，将所取合金粉末充分混合均匀，然后通过送粉器将合金粉末加入U形槽中，填充率为41％，将U形槽合口，使合金粉末包含其中，然后经拔丝机拉拔到直径为2.6mm。

该焊丝焊接后形成堆焊层，所述堆焊层包括以下合金元素：按重量百分比计算，C为6.3％，Cr为25％，Si为1.2％，Mn为0.9％，Mo为2.7％。

实施例6

选用宽度为12mm、厚度为0.3mm的低碳钢外皮，先将所述低碳钢外皮轧制成U形，再向U形槽中加入药芯，所述药芯由以下合金粉末组成：按重量百分比计算，低碳铬铁41％、铬粉6％、硅锰合金12％、钼铁3.0％、镍粉0.5％、雾化硅铁粉20％、石墨15％、铁粉2.5％，将所取合金粉末充分混合均匀，然后通过送粉器将合金粉末加入U形槽中，填充率为41％，将U形槽合口，使合金粉末包含其中，然后经拔丝机拉拔到直径为2.6mm。

该焊丝焊接后形成堆焊层，所述堆焊层包括以下合金元素：按重量百分比计算，C为6.1％，Cr为25％，Si为1.5％，Mn为0.7％，Mo为2.7％。

取实施例1～实施例6的焊丝，以Q235钢板为母材，进行焊接试验。采用直流反接法，在全自动焊机下进行平板明弧堆焊，焊接电流380A～480A，焊接电压29V～32V，焊接速度4.5m/min，干伸长30mm。焊前不需要预热，焊后不需要热处理，观察焊接过程。结果表明：焊缝成形好、有极少量渣，焊接过程稳定，飞溅少。

本发明的焊丝具有焊接后形成的堆焊层硬度高、碳化物颗粒细小、冲击磨损性能优越等特点。

以上所述的仅是本发明的原理和优选实施例。应当指出，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干的变形和改进，也应视为属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种焊丝，包括低碳钢外皮和药芯，其特征在于：所述焊丝焊接后形成堆焊层，所述堆焊层包括以下合金元素：按重量百分比计算，C为3.5％～6.5％，Cr为16％～35％，Si为0.5％～2.5％，Mn为0.5％～2.5％，Mo为0.5％～3.5％。

2.根据权利要求1所述的焊丝，其中，所述药芯重量占所述焊丝重量为35％～65％。

3.根据权利要求1所述的焊丝，其中，所述药芯由以下合金粉末组成：高碳铬铁、低碳铬铁和金属铬中的一种或几种，锰铁或硅锰合金中的一种，钼铁，镍粉，雾化硅铁粉，石墨，铁粉。

4.根据权利要求3所述的焊丝，其中，所述药芯由以下合金粉末组成：按重量百分比计算，高碳铬铁46％或低碳铬铁43％中的一种、锰铁12％或硅锰合金15％中的一种、钼铁1.5％、镍粉0.5％、雾化硅铁粉20％、石墨10％、铁粉10％。

5.根据权利要求3所述的焊丝，其中，所述药芯由以下合金粉末组成：按重量百分比计算，高碳铬铁52％或低碳铬铁48％中的一种、锰铁12％或硅锰合金16％中的一种、钼铁2.4％、镍粉0.5％、雾化硅铁粉20％、石墨9％、铁粉4.1％。

6.根据权利要求3所述的焊丝，其中，所述药芯由以下合金粉末组成：按重量百分比计算，高碳铬铁41％或低碳铬铁41％中的一种、铬粉6％、锰铁12或硅锰合金12％中的一种、钼铁3.0％、镍粉0.5％、雾化硅铁粉20％、石墨15％、铁粉2.5％。

7.一种权利要求1所述的焊丝的制造方法，其特征在于：选用宽度为12mm～16mm、厚度为0.3mm～0.5mm的低碳钢外皮，先将所述低碳钢外皮轧制成U形，再向U形槽中加入药芯，然后将U形槽合口，使药芯包裹其中，然后经拔丝机拉拔到直径为2.4mm～2.8mm。

8.根据权利要求7所述的焊丝的制造方法，其中，所述药芯重量占所述焊丝重量为35％～65％。

9.根据权利要求7所述的焊丝的制造方法，其中，所述药芯由以下合金粉末组成：高碳铬铁、低碳铬铁和金属铬中的一种或几种，锰铁或硅锰合金中的一种，钼铁，镍粉，雾化硅铁粉，石墨，铁粉。

10.根据权利要求9所述的焊丝的制造方法，其中，所述合金粉末的粒度为过60目～80目。