CN104942477A - 一种耐磨抗腐蚀堆焊材料 - Google Patents

一种耐磨抗腐蚀堆焊材料 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种耐磨抗腐蚀堆焊材料。用于药芯焊丝是由钢带和药粉组成，用于电焊条是由芯线和药粉组成；所述的药粉由以下组分按下述重量份数制备而成：大理石4-8份；长石0-15份；金红石4-14份；钛白粉0-4份；萤石0-10份；中碳锰铁0.5-5份；雾化硅铁3-6份；金属铬42-55份；钼粉7-12份；镍粉12-18份；铌铁5.5-8份；铁粉0-8份；钛铁1-2.5份；稀土0.5-2份；钢带厚度为：0.3-0.61mm，且药粉填充量占总量的28-35%；芯线为H08A、H0Cr24Ni13或0Cr18Ni9Ti中的任意一种，且芯线与药粉按重量份数比为：芯线40~65：药粉35~60。

Description

一种耐磨抗腐蚀堆焊材料
技术领域
 本发明涉及一种堆焊材料，尤其是涉及一种耐磨抗腐蚀堆焊材料。
背景技术
近年来，产品生产过程和实际应用中，对机械部件性能要求越来越高，产品在高参数（高温、高压、高速）和恶劣环境中运行，必然对表面强度、耐磨性、耐腐蚀性提出更高的要求。一些机械部件，冶金设备，石油钻井设备，化工橡胶行业密炼机设备，铁路道岔滑床台在使用中往往表面先发生破坏和失效，而失效的主要原因是表面磨损造成，同时伴有酸碱、盐雾等腐蚀。特别是在铁路道岔结构中，滑床台是为道岔尖轨和芯轨提供滑动面以及承受列车载荷的重要部件，要求其有良好的耐磨和耐冲击性能，但由于铁路现场环境恶劣，长期雨雪浇淋，受暖温湿润（氯离子较重）以及热湿（酸雨严重）气候等影响，表面腐蚀严重。传统的滑床台制作采用铸件工艺，选用马氏体不锈钢材料，铸造缺陷明显，材料耐磨耐腐蚀效果不好。也有技术介绍在滑床台表面激光熔敷耐磨耐腐蚀合金，该工艺设备昂贵，成本高，熔敷厚度有限。采用已有专利申请号为201310726427.5的“无裂纹抗高温氧化的耐磨多层堆焊焊条”，进行表面堆焊处理，由于其碳含量较高，组织为马氏体组织，耐腐蚀性效果不很理想，而且需要焊前预热及焊后保温处理防止表面裂纹，所以都很难达到理想效果。
发明内容
本发明针对上述现有技术中存在的问题提出的，其目的是提供一种耐磨抗腐蚀堆焊材料，它不仅适用自动化堆焊还适用于手工堆焊的两种操作方式，而且操作工艺简单，能灵活地根据工件形状、尺寸选择加工操作方式，普通焊接操作者可以独立完成，从而提高生产率和合格率的耐磨抗腐蚀堆焊材料。
本发明各原料的重量范围是经过发明人进行大量的摸索和试验总结得出的，各原料在下述重量范围内都具有较好的效果。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种耐磨抗腐蚀堆焊材料，该堆焊材料能做成自动化堆焊的药芯焊丝，也能做成手工堆焊的电焊条，用于药芯焊丝是由钢带和药粉组成，用于电焊条是由芯线和药粉组成；
所述的药粉由以下组分按下述重量份数制备而成：大理石4-8份；长石0-15份；金红石4-14份；钛白粉0-4份；萤石0-10份；中碳锰铁0.5-5份；雾化硅铁3-6份；金属铬42-55份；钼粉7-12份；镍粉12-18份；铌铁5.5-8份；铁粉0-8份；钛铁1-2.5份；稀土0.5-2份；
所述的钢带厚度为：0.3-0.61mm，且药粉填充率为28-35%；
所述的芯线为H08A、H0Cr24Ni13或0Cr18Ni9Ti中的任意一种，且芯线与药粉按重量份数比为：芯线40~65：药粉35~60。
所述的药粉由以下组分按下述重量份数制备而成：大理石5-7份；长石5-10份；金红石6-12份；钛白粉1-3份；萤石2-8份；中碳锰铁1-4份；雾化硅铁4-5份；金属铬45-52份；钼粉8-11份；镍粉13-16份；铌铁6-7.5份；铁粉1-7份；钛铁1.5-2份；稀土1-1.5份。
所述的药粉由以下组分按下述重量份数制备而成：大理石6份；长石8份；金红石9份；钛白粉2份；萤石5份；中碳锰铁2.5份；雾化硅铁4.5份；金属铬49份；钼粉10份；镍粉15份；铌铁7份；铁粉4份；钛铁1.5份；稀土1.5份。
所述的稀土为铝镁稀土。
制备所述药芯焊丝采用常规制备方法，先按配方配比将药粉混合均匀，放置到烘干炉中200℃，保温1.5-2.5小时，去除药粉中水分，然后通过药芯焊丝制丝机将烘干的药粉制作成药芯焊丝，控制药粉填充率为：28-35%，拉拔成直径为1.6-2.4mm的药芯焊丝即得成品。
制备手工电焊条采用常规制备方法，按照配方配比将药粉混合均匀后，加入适量钾钠水玻璃搅拌均匀，再按照焊芯与药粉的配比由焊条生产设备即可制备成品。
本发明与现有技术相比的优点和有益效果如下：
本发明配方配比科学合理，且成本低廉，特别是从调整材料硬度和耐腐蚀性入手，旨在保证材料耐磨耐腐蚀性能。配方中加入雾化硅铁，可以向材料中过渡Si元素，Si是焊渣产生和焊接金属的强化元素，可固溶于基体，形成间隙固溶体，引起较大的晶格畸变，使基体的硬度和强度增加；加入钛或铌，能使材料中的碳首先与钛或铌形成碳化物，而不与铬形成碳化物，从而保证晶界附近不致因贫铬而产生晶间腐蚀，同时保证材料的焊接性能；另外碳可以形成NbC、TiC等碳化物，增加强度，但考虑到碳含量对材料的耐腐蚀性影响，通过不断试验分析，将碳的范围值确定在0.012-0.12；铬、钼、镍元素含量可以提高堆焊金属的耐氧化腐蚀能力；稀土元素可以在稀土中形成稀土化合物，这些化合物可以增加位错密度，增大晶格畸变程度，达到强化目的。同时，铝镁稀土本身具有耐腐蚀作用。同时芯线的变化可以减少药粉中Cr、Ni的加入量，对手工焊接工艺性能有明显提高。
对本发明材料成分进行堆焊层金属硬度测试，遵循《GB/T 230-1991 金属洛氏硬度测试方法》，采用北京时代之峰科技有限公司的TH300洛氏硬度计，每个数据取十个试验点进行测量取平均值，其双层焊态硬度HRC为28.9-38.4；极差为R：2.1；方差为S：0.6。本发明材料经堆焊试验后能较好的满足机加要求。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步详细说明，但本发明的保护范围不受具体的实施例所限制，以权利要求书为准。另外，以不违背本发明技术方案的前提下，对本发明所作的本领域普通技术人员容易实现的任何改动或改变都将落入本发明的权利要求范围之内。
实施例1
一种耐磨抗腐蚀堆焊材料，该堆焊材料能做成自动化堆焊的药芯焊丝，也能做成手工堆焊的电焊条，用于药芯焊丝是由钢带和药粉组成，用于电焊条是由芯线和药粉组成；药粉由以下组分按下述重量份数制备而成：大理石6份；长石8份；金红石9份；钛白粉2份；萤石5份；中碳锰铁2.5份；雾化硅铁4.5份；金属铬49份；钼粉10份；镍粉15份；铌铁7份；铁粉4份；钛铁1.5份；铝镁稀土1.5份。
采用钢带厚度为0.5mm，药粉填充率为30%，先将药粉混合均匀，放置到烘干炉中200℃，保温2小时，去除药粉中水分，然后通过药芯焊丝制丝机将烘干的药粉制作成药芯焊丝，拉拔成直径为1.6-2.4mm的药芯焊丝即得成品。
采用H0Cr24Ni13的焊芯，将药粉混合均匀后加入适量钾钠水玻璃搅拌均匀，再按芯线与药粉按重量份数比为50：50由焊条生产设备即可制备成品。
实施例2
一种耐磨抗腐蚀堆焊材料，该堆焊材料能做成自动化堆焊的药芯焊丝，也能做成手工堆焊的电焊条，用于药芯焊丝是由钢带和药粉组成，用于电焊条是由芯线和药粉组成；药粉由以下组分按下述重量份数制备而成：大理石4份；长石15份；金红石14份；钛白粉4份；萤石10份；中碳锰铁5份；雾化硅铁6份；金属铬55份；钼粉12份；镍粉18份；铌铁8份；铁粉8份；钛铁2.5份；铝镁稀土2份。
采用钢带厚度为0.61mm mm，药粉填充率为35%，先将药粉混合均匀，放置到烘干炉中200℃，保温2.5小时，去除药粉中水分，然后通过药芯焊丝制丝机将烘干的药粉制作成药芯焊丝，拉拔成直径为1.6-2.4mm的药芯焊丝即得成品。
采用H08A的焊芯，将药粉混合均匀后加入适量钾钠水玻璃搅拌均匀，再按芯线与药粉按重量份数比为45：55由焊条生产设备即可制备成品。
实施例3
一种耐磨抗腐蚀堆焊材料，该堆焊材料能做成自动化堆焊的药芯焊丝，也能做成手工堆焊的电焊条，用于药芯焊丝是由钢带和药粉组成，用于电焊条是由芯线和药粉组成；药粉由以下组分按下述重量份数制备而成：大理石8份；长石0份；金红石4份；钛白粉0份；萤石0份；中碳锰铁0.5份；雾化硅铁3份；金属铬42份；钼粉7份；镍粉12份；铌铁5.5份；铁粉0份；钛铁1份；铝镁稀土0.5份。
采用钢带厚度为0.3mm，药粉填充率为28%，先将药粉混合均匀，放置到烘干炉中200℃，保温1.5小时，去除药粉中水分，然后通过药芯焊丝制丝机将烘干的药粉制作成药芯焊丝，拉拔成直径为1.6-2.4mm的药芯焊丝即得成品。
采用0Cr18Ni9Ti的焊芯，将药粉混合均匀后加入适量钾钠水玻璃搅拌均匀，再按芯线与药粉按重量份数比为65：35由焊条生产设备即可制备成品。
实施例4
一种耐磨抗腐蚀堆焊材料，该堆焊材料能做成自动化堆焊的药芯焊丝，也能做成手工堆焊的电焊条，用于药芯焊丝是由钢带和药粉组成，用于电焊条是由芯线和药粉组成；药粉由以下组分按下述重量份数制备而成：大理石7份；长石5份；金红石6份；钛白粉1份；萤石2份；中碳锰铁1份；雾化硅铁4份；金属铬45份；钼粉8份；镍粉13份；铌铁6份；铁粉1份；钛铁1.5份；稀土1份。
采用钢带厚度为0.4mm，药粉填充率为32%，先将药粉混合均匀，放置到烘干炉中200℃，保温2.5小时，去除药粉中水分，然后通过药芯焊丝制丝机将烘干的药粉制作成药芯焊丝，拉拔成直径为1.6-2.4mm的药芯焊丝即得成品。
采用H08A的焊芯，将药粉混合均匀后加入适量钾钠水玻璃搅拌均匀，再按芯线与药粉按重量份数比为40：60由焊条生产设备即可制备成品。
实施例5
一种耐磨抗腐蚀堆焊材料，该堆焊材料能做成自动化堆焊的药芯焊丝，也能做成手工堆焊的电焊条，用于药芯焊丝是由钢带和药粉组成，用于电焊条是由芯线和药粉组成；药粉由以下组分按下述重量份数制备而成：大理石5份；长石10份；金红石12份；钛白粉3份；萤石8份；中碳锰铁4份；雾化硅铁5份；金属铬52份；钼粉11份；镍粉16份；铌铁7.5份；铁粉7份；钛铁2份；稀土1.5份。
采用钢带厚度为0.45mm，药粉填充率为34%，先将药粉混合均匀，放置到烘干炉中200℃，保温2小时，去除药粉中水分，然后通过药芯焊丝制丝机将烘干的药粉制作成药芯焊丝，拉拔成直径为1.6-2.4mm的药芯焊丝即得成品。
采用0Cr18Ni9Ti的焊芯，将药粉混合均匀后加入适量钾钠水玻璃搅拌均匀，再按芯线与药粉按重量份数比为60：40由焊条生产设备即可制备成品。
实施例6
一种耐磨抗腐蚀堆焊材料，该堆焊材料能做成自动化堆焊的药芯焊丝，也能做成手工堆焊的电焊条，用于药芯焊丝是由钢带和药粉组成，用于电焊条是由芯线和药粉组成；药粉由以下组分按下述重量份数制备而成：大理石8份；长石10份；金红石14份；钛白粉4份；萤石0份；中碳锰铁3.2份；雾化硅铁3.8份；金属铬45份；钼粉12份；镍粉15份；铌铁6份；铁粉0份；钛铁2份；铝镁稀土1.5份。
采用钢带厚度为0.35mm，药粉填充率为33%，先将药粉混合均匀，放置到烘干炉中200℃，保温1.5小时，去除药粉中水分，然后通过药芯焊丝制丝机将烘干的药粉制作成药芯焊丝，拉拔成直径为1.6-2.4mm的药芯焊丝即得成品。
采用H08A的焊芯，将药粉混合均匀后加入适量钾钠水玻璃搅拌均匀，再按芯线与药粉按重量份数比为45：55由焊条生产设备即可制备成品。
实施例7
一种耐磨抗腐蚀堆焊材料，该堆焊材料能做成自动化堆焊的药芯焊丝，也能做成手工堆焊的电焊条，用于药芯焊丝是由钢带和药粉组成，用于电焊条是由芯线和药粉组成；药粉由以下组分按下述重量份数制备而成：大理石8份；长石15份；金红石13份；钛白粉3份；萤石2份；中碳锰铁5份；雾化硅铁2份；金属铬52份；钼粉8份；镍粉15份；铌铁8份；铁粉0份；钛铁1.5份；铝镁稀土1.5份。
采用钢带厚度为0.55mm，药粉填充率为29%，先将药粉混合均匀，放置到烘干炉中200℃，保温1.5小时，去除药粉中水分，然后通过药芯焊丝制丝机将烘干的药粉制作成药芯焊丝，拉拔成直径为1.6-2.4mm的药芯焊丝即得成品。
采用H08A的焊芯，将药粉混合均匀后加入适量钾钠水玻璃搅拌均匀，再按芯线与药粉按重量份数比为52：48由焊条生产设备即可制备成品。
实施例8
一种耐磨抗腐蚀堆焊材料，该堆焊材料能做成自动化堆焊的药芯焊丝，也能做成手工堆焊的电焊条，用于药芯焊丝是由钢带和药粉组成，用于电焊条是由芯线和药粉组成；药粉由以下组分按下述重量份数制备而成：大理石5份；长石15份；金红石12份；钛白粉2份；萤石5份；中碳锰铁3.5份；雾化硅铁3份；金属铬42份；钼粉8份；镍粉12份；铌铁8份；铁粉8份；钛铁1.5份；铝镁稀土1。
采用钢带厚度为0.5mm，药粉填充率为31%，先将药粉混合均匀，放置到烘干炉中200℃，保温1.5小时，去除药粉中水分，然后通过药芯焊丝制丝机将烘干的药粉制作成药芯焊丝，拉拔成直径为1.6-2.4mm的药芯焊丝即得成品。
采用H0Cr24Ni13的焊芯，将药粉混合均匀后加入适量钾钠水玻璃搅拌均匀，再按芯线与药粉按重量份数比为53：47由焊条生产设备即可制备成品。
实施例9
一种耐磨抗腐蚀堆焊材料，该堆焊材料能做成自动化堆焊的药芯焊丝，也能做成手工堆焊的电焊条，用于药芯焊丝是由钢带和药粉组成，用于电焊条是由芯线和药粉组成；药粉由以下组分按下述重量份数制备而成：大理石5份；长石5份；金红石6；萤石5；中碳锰铁4；雾化硅铁4份；金属铬50份；钼粉8份；镍粉13份；铌铁6份；铁粉5份；钛铁2份；铝镁稀土0.5份。
采用钢带厚度为0.6mm，药粉填充率为35%，先将药粉混合均匀，放置到烘干炉中200℃，保温2.5小时，去除药粉中水分，然后通过药芯焊丝制丝机将烘干的药粉制作成药芯焊丝，拉拔成直径为1.6-2.4mm的药芯焊丝即得成品。
采用0Cr18Ni9Ti的焊芯，将药粉混合均匀后加入适量钾钠水玻璃搅拌均匀，再按芯线与药粉按重量份数比为55：45由焊条生产设备即可制备成品。
实施例10
一种耐磨抗腐蚀堆焊材料，该堆焊材料能做成自动化堆焊的药芯焊丝，也能做成手工堆焊的电焊条，用于药芯焊丝是由钢带和药粉组成，用于电焊条是由芯线和药粉组成；药粉由以下组分按下述重量份数制备而成：大理石7份；长石8份；金红石9份；萤石5份；中碳锰铁1份；雾化硅铁2份；金属铬50份；钼粉10份；镍粉16份；铌铁6份；铁粉4份；钛铁1.5份；铝镁稀土1.5份。
采用钢带厚度为0.5mm，药粉填充率为31%，先将药粉混合均匀，放置到烘干炉中200℃，保温1.5小时，去除药粉中水分，然后通过药芯焊丝制丝机将烘干的药粉制作成药芯焊丝，拉拔成直径为1.6-2.4mm的药芯焊丝即得成品。
采用H0Cr24Ni13的焊芯，将药粉混合均匀后加入适量钾钠水玻璃搅拌均匀，再按芯线与药粉按重量份数比为53：47由焊条生产设备即可制备成品。
以上实施例分别用在石油钻探设备提升***部件、橡胶行业密炼机设备部件、铁路道岔滑床台衬板、铁路道岔叉型板，均达到堆焊硬度HRC为28.9-38.4；极差为R为2.1；方差为S为0.6，耐磨耐腐蚀效果良好，本发明材料经堆焊试验后能较好的满足机加要求。

Claims (4)

1.一种耐磨抗腐蚀堆焊材料，其特征在于：该堆焊材料能做成自动化堆焊的药芯焊丝，也能做成手工堆焊的电焊条，用于药芯焊丝是由钢带和药粉组成，用于电焊条是由芯线和药粉组成；
所述的药粉由以下组分按下述重量份数制备而成：大理石4-8份；长石0-15份；金红石4-14份；钛白粉0-4份；萤石0-10份；中碳锰铁0.5-5份；雾化硅铁3-6份；金属铬42-55份；钼粉7-12份；镍粉12-18份；铌铁5.5-8份；铁粉0-8份；钛铁1-2.5份；稀土0.5-2份；
所述的钢带厚度为：0.3-0.61mm，且药粉填充率为28-35%；
所述的芯线为H08A、H0Cr24Ni13或0Cr18Ni9Ti中的任意一种，且芯线与药粉按重量份数比为：芯线40~65：药粉35~60。
2.根据权利要求1所述的一种耐磨抗腐蚀堆焊材料，其特征在于：所述的药粉由以下组分按下述重量份数制备而成：大理石5-7份；长石5-10份；金红石6-12份；钛白粉1-3份；萤石2-8份；中碳锰铁1-4份；雾化硅铁4-5份；金属铬45-52份；钼粉8-11份；镍粉13-16份；铌铁6-7.5份；铁粉1-7份；钛铁1.5-2份；稀土1-1.5份。
3.根据权利要求1一种耐磨抗腐蚀堆焊材料，其特征在于：所述的药粉由以下组分按下述重量份数制备而成：大理石6份；长石8份；金红石9份；钛白粉2份；萤石5份；中碳锰铁2.5份；雾化硅铁4.5份；金属铬49份；钼粉10份；镍粉15份；铌铁7份；铁粉4份；钛铁1.5份；稀土1.5份。
4.根据权利要求1、2或3所述的一种耐磨抗腐蚀堆焊材料，其特征在于：所述的稀土为铝镁稀土。
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