专利名称：铌强化耐磨埋弧堆焊药芯焊丝的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种铌强化耐磨埋弧堆焊药芯焊丝，属于焊接材料技术领域。
背景技术：
药芯焊丝，是将合金元素(粉体药芯)包裹在钢皮中，经拉拔成不同直径而成的药 芯焊丝。药芯焊丝经焊接熔化后，形成具有耐磨损、耐腐蚀和耐高温等特殊性能的合金焊 层。药芯焊丝埋弧焊，在修复和复合制造中占有重要的地位，广泛应用于机械工程结构的高 耐磨损等机械结构件的复合部位。目前堆焊修复的耐磨药芯焊丝，一般都含有碳、铬、硅、锰等合金元素，很少或几乎 不含有强碳化物形成元素。一般认为，增强材料表面强度和改善耐磨性的有效途径，是提供材料的表面硬度 和强韧性，较为理想的焊层组织结构为坚韧、连续的基体上均勻分布的高熔点、高硬度、稳 定性好的质点。堆焊焊层的耐磨性主要由碳化物的种类、分布和面积比而定。耐磨粉体药 芯中所含有的铬，在堆焊过程中与碳和铁形成复合碳化物(Cr、Fe) A的六方棱柱性结构， 其表面硬度为HV1200 1800，侧面的硬度比正表面要稍低。由此可见，已有的用于堆焊修 复的药芯焊丝，远不能满足钢铁厂的轧辊，火力电厂的磨煤辊和工程挖掘机械等的复合制 造和维修再造等的需求。
发明内容
本发明的目的在于，通过在粉体药芯中添加铌元素，由于铌的过渡系数很高，烧损 极少，铌能充分过渡到堆焊熔池金属中与碳优先结合，形成碳化铌非自发形核的核心，而显 著细化晶粒，且由于碳化铌能单独存在于堆焊合金中，起到耐磨质点的作用，使耐磨性进一 步提高，而提供一种铌强化耐磨埋弧堆焊药芯焊丝。本发明实现其目的的技术方案是一种铌强化耐磨埋弧堆焊药芯焊丝，包括低碳钢空心焊丝和设在所述空心焊丝内 的粉体药芯；所述粉体药芯包括高碳铬铁、脱氧剂和铁粉；所述粉体药芯在所述空心焊丝 内的填充率在30 50 %范围内，其特征在于a、所述粉体药芯还包括铌铁，其各组分的重量百分含量是(％ )高碳铬铁3O 55 ；铌铁4 16;铁粉25 55;脱氧剂3 8。在上述药芯成分中各组分的主要作用在于高碳铬铁其成分为62.0 72.0% Cr，≤6.0% C，余为Fe。由它向堆焊合金中
过渡合金元素。
铌铁其成分为70. 0 80. 0% Nb，余为Fe，由它在堆焊焊层中优先与碳结合形成 碳化铌硬质耐磨相。脱氧剂是硅铁或锰铁或硅铁和锰铁。硅铁成分为40. 0 47. 0% Si，余为Fe ；锰 铁成分为75. 0 85. 0% Mn，余为Fe。通过硅锰的脱氧，而增加堆焊层金属的强度和硬度。铁粉向堆焊合金补充合金元素。上述粉体药芯在空心焊丝内的填充率，可根据实际使用要求和工况，在30% 50%之间调整。由以上所给出的技术方案和粉体药芯各组分的作用描述可以明了，本发明由于采用钨这种强碳化物形成元素，且在堆焊高温熔池中优先与碳反应生成NbC硬质相，且能均 勻弥散分布在堆焊合金内，从而在细化晶粒提高强韧性的同时，提高了堆焊层的硬度，增强 了耐磨性能，实现了本发明的目的。在上述技术方案中，本发明主张所述低碳钢空心焊丝是H08A钢制件，或者是HlO 钢制件。但不局限于此。试验结果表明含碳量在0. 2%以下的低碳钢制件，都是可以用来制 备本发明空心焊丝的。在上述技术方案中，本发明还主张，所述脱氧剂是硅和锰2种金属元素中的1种或 2种。硅和锰，都是较低于铝的强脱氧剂，其中硅的脱氧能力高于锰。若采用硅锰联合脱氧， 则其脱氧效果更加理想。为此，本发明予以推荐。这里应当注意SiO2-MnO生成物在堆焊合 金中的排渣情况。上述技术方案得以实施后，其试用结果表明本发明药芯焊丝焊接工艺性能良好， 堆焊层表面硬度分布均勻，平均硬度在HRC42 65范围内，耐磨性为Q235碳钢的10-30倍， 并具有抗气孔能力强以及合金化均勻程度高等优点，实现了本发明的初衷。
图1是本发明一种具体实施方式
的制备工艺流程图。
具体实施例方式以下对照附图，通过具体实施方式
的描述，对本发明作进一步说明发明。
具体实施方式
之一，如附图1所示。一种铌强化埋弧堆焊药芯焊丝，包括H08A低碳钢空心焊丝和设在所述空心焊丝 内的粉体药芯，所述粉体药芯的配比是所述高碳铬铁32 %，所述铌铁5 %，脱氧剂所述硅 铁6%，铁粉57%。填充率30%。药芯焊丝堆焊层平均硬度HRC47。
具体实施方式
之二，如附图1所示。一种铌强化埋弧堆焊药芯焊丝，包括HlO低碳钢空心焊丝和设在所述空心焊丝内 的粉体药芯，所述粉体药芯的配比是所述高碳铬铁48%，所述铌铁10%，脱氧剂所述锰铁 7%，铁粉35%。填充率45%。药芯焊丝堆焊层平均硬度HRC60。由上述两个实例可以明了，本发明的效果是十分理想的。
权利要求
一种铌强化耐磨埋弧堆焊药芯焊丝，包括低碳钢空心焊丝和设在所述空心焊丝内的粉体药芯；所述粉体药芯包括高碳铬铁、脱氧剂和铁粉；所述粉体药芯在所述空心焊丝内的填充率在30～50％范围内，其特征在于a、所述粉体药芯还包括铌铁，其各组分的重量百分含量是(％)高碳铬铁30～55；铌铁4～16；铁粉25～55；脱氧剂 3～8。
2.根据权利要求1所述的铌强化耐磨埋弧堆焊药芯焊丝，其特征在于，所述低碳钢焊 丝是H08A钢制件，或者是H10钢制件。
3.根据权利要求1所述的铌强化耐磨埋弧堆焊药芯焊丝，其特征在于，所述脱氧剂是 硅和锰2种金属元素中的1种或2种。
全文摘要
本发明所公开的是一种铌强化耐磨埋弧堆焊药芯焊丝，包括低碳钢空心焊丝和设在所述空心焊丝内的粉体药芯，以其所述粉体药芯的组分及各组分的重量百分含量是(％)高碳铬铁30～55，铌铁4～16，脱氧剂3～8，铁粉25～55为主要特征。使用本发明的堆焊焊层，具有硬度分布均匀，耐磨性高等特点，且其焊接工艺性能良好。
文档编号B23K35/30GK101856776SQ20101019742
公开日2010年10月13日 申请日期2010年6月11日 优先权日2010年6月11日
发明者包晔峰, 杨可, 蒋永锋 申请人:河海大学常州校区