[发明专利]焊条及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及焊条，属于焊接材料领域。

背景技术

焊条药皮在焊接过程中分解、熔化后形成气体和熔渣，起到机械保护、冶金处理和改善工艺性能的作用。药皮的组成物有：矿物类(如大理石、氟石等)、铁合金和金属粉类(如锰铁、钛铁等)、有机物类(如木粉、淀粉等)、化工产品类(如钛白粉、水玻璃等)。常用焊条药皮是钛钙型(J422焊条，酸性熔渣)和低氢型(J507焊条，碱性熔渣)。

目前，已有的耐磨堆焊焊条的药皮多以含有碳化钨的合金为原料，这种堆焊焊条的堆焊层硬度为HRC＝58～62，红硬性高，耐磨性好，但韧性较差，只适用于轻度冲击下的强烈磨料磨损场合，在中度冲击下较快出现疲劳，从而焊层大量剥落，材料的高耐磨性不能充分发挥，其使用范围受到限制；同时碳化钨合金的价格偏高，使焊条的制造成本较高，也限制了其使用范围。

发明内容

本发明所解决的技术问题是提高焊条的韧性。

本发明为了解决上述问题，提供了一种新的焊条，包括焊芯和药皮，其特征在于，所述的药皮含有下述重量百分比的组分：

钒铁30～36％、大理石27～35％、钛白粉3～6％、高碳锰铁8～12％、萤石2～4％、高碳铬铁14～18％、镍1.5～2.5％、钛铁1～2％；药皮各组分粒度为80～200目。

本发明焊条具有高硬度、高耐磨和抗冲击强的性能，焊条的堆焊层硬度HRC一般在60左右，最高可达65。常温下的耐磨性能相当于45^#钢的20倍以上，高温下耐磨性能可达到普通铸铁的7～9倍，它能承受中低等级冲击下的强烈磨料磨损，不易出现裂纹，堆焊层抗裂性明显优于其它焊条。同时在使用过程中出现裂纹后，裂纹的扩展速率很低，不易剥落，可以充分发挥堆焊金属的耐磨性，有效延长堆焊金属的使用寿命，如采用本发明焊条堆焊破碎机锤头、热轧衬板、型钢轧制的导板等零部件，寿命均较以往有明显提高。

具体实施方式

本发明提供了焊条，包括焊芯和药皮，其特征在于，所述的药皮含有下述重量百分比的组分：

钒铁30～36％、大理石27～35％、钛白粉3～6％、高碳锰铁8～12％、萤石2～4％、高碳铬铁14～18％、镍1.5～2.5％、钛铁1～2％；药皮各组分粒度为80～200目。药皮还含有本领域技术人员常规使用的辅助材料如碳酸氢钠、钠水玻璃等，用量为常规选择。

根据焊条韧性检测结果，药皮选用下述重量配比的组分制备而得的焊条韧性性能较好：钒铁35％、大理石35％、钛白粉2％、高碳锰铁8％、萤石2％、高碳铬铁15％、镍1.8％、钛铁1.2％。

其中，之所以采用高碳锰铁、高碳铬铁为原料而不采用中、低碳的锰铁和铬铁，是因为高碳可以增加焊条焊接后熔敷金属中的碳含量，提高其硬度，否则需要专门采取其它措施增碳，使成本增高，且在成本方面高碳锰铁、高碳铬铁较中、低碳的锰铁和铬铁的成本低。钛白粉用于增加药皮的塑性，使之易于涂敷，并且可以造渣。大理石用于增强焊条焊接过程中熔渣脱硫和脱磷的能力，同时防止氢和氮对焊缝金属的入侵，改善熔滴过渡形态。而萤石的主要作用是造渣。

焊条中采用的焊芯为H08A号钢和H08号钢或低碳钢，H08A号钢与H08号钢相比，前者的硫和磷含量低，其它成分两者相同，硫和磷含量低有助于提高堆焊后熔敷金属的抗裂性能，因此在H08A号钢和H08号钢中优选H08A号钢。若选用其它低碳钢，由于其碳的含量与H08A号钢或H08号钢不同，所以需要调整所选用铬铁合金或锰铁合金的碳含量，以保证堆焊后熔敷金属的碳含量和采用H08A号钢或H08号钢作为焊芯的焊条堆焊后熔敷金属的碳含量相同。比如，采用35#号钢作为焊芯，35#号钢的碳含量为0.32％～0.40％，H08A号钢或H08号钢的碳含量为0.05％～12％，前者的碳含量高，因此需要将药皮中的高碳锰铁或高碳铬铁部分或全部改为中碳锰铁(或低碳锰铁)或中碳铬铁(或低碳铬铁)以抵消由于焊芯中碳含量较高，使焊条堆焊后熔敷金属碳含量增高的可能(具体的数据需要根据焊芯的准确成分和药皮的准确配方计算)。碳含量高，硬度增加，耐磨性增加，但韧性降低，耐冲击性能降低。所以焊芯不同，药皮的组分需要做调整以适应不同的焊芯。因H08A号钢有害元素的含量低，碳含量也低，药皮配方时需要考虑的影响因素较少，而且H08A号钢作为焊条常用焊芯，故本发明焊芯优选H08A号钢。

焊条的制备方法如下：

A、称取含有下述重量百分比的药皮组分，混合：