[发明专利]用于消除HAZ（热影响区）的破坏倾向并消除焊接金属中的气孔的具有无镍钢丝的冷铸铁焊条

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有无镍钢丝的冷铸铁焊条，通过使HAZ的硬度低于焊接金属的硬度而消除HAZ（热影响区）的破坏倾向，并可通过消除其中的气孔而确保焊接金属的高压密封。

背景技术

铸铁包含非常多的碳和硅，与钢不同，其强度弱、可塑性不佳、导热性低、金属脆度强。因此，焊接铸铁非常困难。

曾经开发了多种冷铸或热铸铁焊条（镍基或非镍基），例如，镍铸铁焊条、蒙乃尔合金铸铁焊条、钢镍铸铁焊条和低碳钢铸铁焊条，以解决铸铁焊接中的棘手问题。

认为其中最佳的是镍基冷铸铁焊条，其焊丝为100%镍。

在使用任何一种前述冷铸铁焊条的情况下，或多或少地，焊接金属的硬度始终高于HAZ的硬度，因此HAZ经常保持有破坏倾向。

这意味着，用任何冷铸铁焊条的焊接都无法确保在其原始性能和寿命水平条件下的制造复制，需要采取复杂和特殊的焊接和热处理，以获得相对可靠的铸铁焊缝。

另外，与钢焊接相比，焊接金属不能良好地附着在基底金属上，焊接金属内形成许多气孔，这使得用于防止漏水或漏油的密封焊接变得不可能。特别地，已知的是，在其原始性能和寿命水平上复制大型或超大型铸铁配件完全不可能，由于负荷非常大，铸铁配件在固定位置处会受到某种程度的频繁破坏。

即使被公认为是所有前述冷铸铁焊条中最佳的含100%镍丝的铸铁焊条，也不可能解决这样棘手的问题。另外，由于其制造成本高，镍基焊条仅用于极其受限的领域。

另外，由于前述碱性焊条的干燥温度大部分为350至400°C，干燥过程中会消耗大量热能。

本发明的目的在于制造不含任何镍，降低干燥温度的冷铸铁焊条，无论对象如何，都在其原始性能和寿命水平条件下复制各种铸铁配件，确保焊缝的密封性，并使钢与铸铁之间的异种金属焊接变得可能。

发明内容

根据本发明的冷铸铁焊条，通过在焊接冶金过程中形成和渗透复合改性剂，基于熔融金属改性原理和高速脱氧原理，使HAZ的硬度低于焊接金属的硬度，并消除了焊接金属中的气孔。消除焊接金属中的气孔可完全保证焊缝的密封性。

该焊条在各种铸铁，例如，灰铸铁、球状石墨和高强度铸铁中都表现出相同效果。另外，其还充分地确保了任意铸铁与每种钢（高强度钢、工具钢、不锈钢，或者，特别地，熔融状态下粘着性非常差的钢或硬化性非常强的钢）之间的异种金属焊接中原始基底金属的机械特性和性能，使焊缝坚固。这是因为，焊丝构成的熔融金属可坚固地粘着在铸铁和钢上，由于其通过复合改性剂进行了改性，并提高了粘着性。一般来说，与铸铁相比，该熔融金属可更坚固地粘着在钢上。

在使用根据本发明的焊条在铸铁与钢之间进行异种金属焊接的情况下，钢以及铸铁中的HAZ完全不存在破坏倾向。

根据本发明的冷铸铁焊条为碱性焊条，其焊丝为低碳钢，其中的涂敷焊剂的主要材料为大理石、氧化镁烧结物和萤石。

分别含有0.22%以下的碳和0.04%以下的硫和磷的任何常用低碳钢，以及含有0.08%以下的碳的低碳钢都足以用作焊丝。

为了在焊接冶金过程中形成复合改性剂，在焊条的涂敷焊剂中添加一些中碳锰铁、硅铁、Fe-Si-Ba、长石、云母和铝热剂粉末。

具有相对较大的增加焊接金属硬度趋势的中碳锰铁用于防止由于铸铁比钢含有更多硫而使硫造成热裂。

使用FeSi75代替FeSi45，使其中的某些硅不仅参与脱氧反应，还有助于在焊接金属中形成复合改性剂。

Fe-Si-Ba中的一些钡在焊接金属中的碳与氧发生反应之前生成一些氧化钡，并立即将其与熔渣上升，从而大大加速焊接金属的改性，大大降低焊接金属的硬度，并防止焊接金属中形成某些气孔。

长石起稳弧剂的作用，并增加熔渣的流动性。

云母是降低含有氧化铝的焊接金属中的某些线性褶皱的一个主要因素，其增加焊条的机械涂层的可塑性，稳定电弧，并防止焊条干燥期间涂层撕裂。

Al:Fe₂O₃为1:3的铝热剂粉末在焊接金属为液体的状态下使预期冶金反应充分发生，并防止在焊接金属中形成某些稳定的碳化物，因为其通过碱性熔渣中的铝热剂反应产生的一些补充热量减缓了熔融金属的凝固速率。在向涂层中添加5%以上的铝热剂粉末的情况下，焊接金属的硬度降低，但因为焊接金属和熔渣中的残余氧化铁（FeO）的量增加，脱氧反应速率降低，因此，焊接金属中形成气孔的倾向增大。因此，铝热剂粉末的量限于5%以下。