[发明专利]具有改良抗裂性的硬面堆焊合金

说明书

技术领域

本发明涉及用于电弧焊的合金组合物，且更具体涉及适合 用于硬面堆焊(hard surfacing)的焊接熔敷物(weld deposit)组 合物，该组合物减少裂纹并增加耐磨性和硬度。

发明背景

本节中的描述仅仅提供与本发明相关的背景技术信息，并 且可能并不构成现有技术。

硬面堆焊(hard-facing)通常涉及将硬质、耐磨的合金施 用到基底(例如较软的金属)表面上的技术或方法，以便减少由磨蚀、 侵蚀、腐蚀和加热、连同其它操作或环境条件引起的磨损。有多种方 法可用于将耐磨合金施用到基底上，其中包括焊接，在焊接中焊丝被 熔敷在基底表面来产生具有高耐磨性的焊接熔敷物。焊丝可以包括实 心焊丝、金属芯焊丝或药芯焊丝，其中金属芯焊丝通常包含填充有粉 末金属合金的金属外皮(sheath)，而药芯焊丝通常包含粉末金属与 焊剂成分的混合物。从而，由于除外皮提供的合金含量外可以在粉末 金属芯中包含各种合金，因此药芯焊丝和金属芯焊丝提供了额外的多 功能性。

一种公知的常用于硬面堆焊的焊丝材料包括铬碳化物。虽 然常规的铬碳化物提供良好的耐磨性，但由碳化铬焊丝产生的焊接熔 敷物可能在硬质焊接熔敷物表面上产生交叉龟裂图案(cross checking pattern)，由于该图案会产生增加的开裂敏感性，因此其 是不希望的。另外，粗的铬碳化物会造成龟裂裂纹(check-cracking)， 该龟裂裂纹是垂直于焊缝方向发展并加速磨损的裂纹。

发明概述

总体而言，通过利用成核位置控制基质晶粒尺寸并通过平 衡钛和/或铌与碳和/或硼的含量，提供了具有改良的抗裂性、改良的 耐磨性和改良的硬度的焊接熔敷物。另外，显著降低粗铬碳化物的存 在量以便减少龟裂裂纹的量。优选地，焊接熔敷物由药芯/金属芯焊丝 产生，然而应当理解的是也可以使用其它类型的焊接耗材，例如实心 焊丝或带涂层的保护金属电弧焊条。焊接熔敷物的特征包括具有细晶 粒尺寸的基质、基质内细小的均匀分散碳化物、和基质内少量的碳。 另外的合金化元素用以实现焊接熔敷物的期望性质，并且在这里对它 们进行更加详细的描述。

在本发明的一个形式中，提供了由药芯或金属芯焊丝生产 的焊接熔敷物组合物，该组合物按质量百分比计包含：约0.7％至约 2.0％的碳、约0.2至约0.5％的锰、约0.5％至约1.1％的硅、约2.0％至 约8.0％的铬、约2.0％至约6.0％的钼、约2.0％至约5.0％的钨、约2.0％ 至约8.0％的铌和钛、约1.0％至约2.5％的钒、约0.2％至约0.9％的硼、 和余量的铁。在另外的形式中，碳占约1.1％、锰占约0.3％、硅占约 0.8％、铬占约4.0％、钼占约4.0％、钨占约3.5％、铌和钛占约3.2％、 钒占约1.8％、硼占约0.5％。

在另一个形式中，提供了由药芯或金属芯焊丝产生的焊接 熔敷物组合物，该组合物按质量百分比计包含：约0.7％至约2.0％的碳、 约0.1至约0.5％的锰、约0.7％至约1.4％的硅、约6.0％至约11.0％的 铬、约0.5％至约2.0％的钼、约2.0％至约8.0％的铌和钛、约0.2％至约 1.0％的钒、约0.2％至约0.9％的硼、约0.4％至约0.8％的铜、和余量的 铁。在另外的形式中，碳占约1.1％、锰占约0.3％、硅占约0.8％、铬 占约9.0％、钼占约0.8％、铌和钛占约3.5％、钒占约0.3％、硼占约0.5％、 铜占约0.6％。

在本发明的其它形式中，通过本发明的指导提供了能够产 生具有上述元素的焊接熔敷物的药芯或金属芯焊丝，以及具有含上述 元素的焊接熔敷物的焊接结构。

根据这里提供的描述，其它适用性范围将变得显而易见， 应当理解的是，描述和特定实施例仅仅是为了进行说明的目的，而并 不意图限制本发明的范围。

附图说明

这里描述的附图仅仅用于说明的目的，并且在任何情况下 并不意图限制本发明的范围。

图1是根据本发明的原理构造的药芯或金属芯焊丝的剖面 图；

图2是根据本发明的原理构造的具有硬面堆焊表面的焊接 结构的透视图；

图3是说明根据本发明的组合物与现有技术组合物相对比 的试验结果的坐标图；

图4是具有粗铬碳化物的基质的现有技术碳化铬焊接熔敷 物的显微照片；