[发明专利]堆焊药芯焊丝及提高堆焊熔敷金属的强韧性的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种药芯焊丝，特别是一种用于堆焊复合制造技术中的药芯焊丝。

背景技术

轧辊是轧钢生产中的主要消耗备件之一，轧钢技术随着轧材材质的发展，轧机速度和自动化程度的不断提高，对轧辊质量特别是轧辊的强度、韧性、耐磨性以及抗粗糙性能等方面也提出了更高要求，轧辊材质发展的明显趋势是广泛使用合金元素且逐渐提高合金化程度、轧辊的硬度或淬硬层厚度。

堆焊复合再制造是焊接技术领域中的一个重要分支，是一种表面技术处理工艺方法。自20世纪70年代，随着堆焊药芯焊丝和多丝埋弧堆焊技术的大量应用，冶金辊的堆焊复合制造技术得到了迅猛发展。

目前，采用堆焊复合制造技术生产的冶金辊类已达几十种，Cr5合金体系是马氏体基体上添加Mo、Nb(W)、V、Co等元素来强化基体，表面硬度可以达到70HS左右，兼有良好的耐磨性和较高的机械性能，成为目前热轧板带轧机轧辊修复材料的主要选择对象。但高合金中Cr5合金系主要是马氏体组织，淬硬性能强，堆焊过程中易出现裂纹等缺陷。高合金的硬面堆焊在国内外有非常齐全的材料品种和完善的工艺条件，但没有一种产品能稳定满足高硬度(＞55HRC)轧辊的堆焊要求，本质原因在于堆焊材料的强韧性不足，随强度提高，堆焊熔敷金属的韧性下降，堆焊过程中或使用过程中容易产生裂纹。

强韧化问题一直是钢铁材料研究关注的主题，堆焊材料研究者借助钢铁材料的强韧化原理，对堆焊材料强韧化也进行了一系列研究，提出了许多强韧化途径，如：细化晶粒、变质处理或形成残余奥氏体来改善韧性，对提高熔敷金属抗裂性起到了一定作用。这些方式虽然能够改善强度和韧性，但主要是通过添加贵重高熔点金属或热处理方法，且改变了堆焊熔敷金属中的合金成分，有时会导致一些负面影响因素，如残余奥氏体增韧理论一度盛行，但会导致热疲劳及耐磨性能的下降，所以有其局限性。

本发明是在高硬度堆焊熔敷金属中，在保持堆焊熔敷金属合金成分不变的情况下，通过改变马氏体微观结构来提高堆焊熔敷金属的强韧性。改变马氏体微观结构是比微合金、降碳、降硫磷更经济和使用效果更好的方式，特别适用于高硬度的堆焊合金体系，是堆焊熔敷金属强韧化的新途径。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种新型的堆焊药芯焊丝，从而提供一种堆焊熔敷金属强韧化的新途径。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种堆焊药芯焊丝，其中，它是由钢带和以下药芯原料制备而成：

每1000克药芯原料中含有：碳化铬90克，碳化钒20克，碳化铌20克，钒铁30克，铌铁54克，铬粉100克，镍120克，钼16克，75硅铁21克，锰50克，铁粉479克。

一种堆焊药芯焊丝，其中，它是由钢带和以下药芯原料制备而成：

每1000克药芯原料中含有：铬粉176克，碳化钒30克，碳化铌60克，钒铁14克，镍120克，钼16克，75硅铁21克，锰50克，铁粉505克，石墨8克。

如上所述的药芯焊丝，其中，所述药芯原料中：

原料钒铁中，钒含量为50～60wt％，铁含量为38～48wt％，其余为杂质；

原料铌铁中，铌含量为56～66wt％，铁含量为30～40wt％，其余为杂质；

原料75硅铁中，硅含量为74～79wt％，铁含量为20～25wt％，其余为杂质。

如上所述的药芯焊丝，其中，所述药芯原料中各组分的纯度为：

原料碳化铬中，碳化铬＞82wt％；原料碳化钒中，碳化钒＞96wt％；原料碳化铌中，碳化铌＞98wt％；原料铬粉中，铬粉＞98wt％；原料镍中，镍＞98wt％；原料钼中，钼＞98wt％；原料锰中，锰＞99wt％；原料铁粉中，铁＞98wt％；原料石墨中，碳＞96wt％。

如上所述的药芯焊丝，其中，所述药芯原料占药芯焊丝总重量的百分比为20～36wt％。

如上所述的药芯焊丝，其中，所述钢带优选为碳钢钢带。

如上所述的药芯焊丝，其中，所述钢带优选为型号H08A的碳钢钢带。

如上所述的药芯焊丝，其中，所述钢带的尺寸优选为：厚度×宽度＝0.5～0.9mm×12～16mm。

如上所述的药芯焊丝，其中，它是通过以下方法制备而成：

a.按照配方将药芯原料各组分的粉体在混粉器中混合均匀，得到混合药粉；

b.在轧丝机上将钢带轧制成截面呈U形，向钢带的U形凹槽中填加步骤a中得到的混合药粉，随后将U形钢带轧制成直径3mm～5mm的焊丝坯管；