[发明专利]一种高硼铁基耐磨堆焊药芯焊丝

说明书

技术领域

本发明涉及一种高硼铁基耐磨堆焊药芯焊丝，属于焊接材料领域。可广泛应用于电力、煤炭、冶金矿山、化工、机械等行业的机械耐磨件上，用于堆焊修复耐磨件，比如磨煤机磨辊、水轮机叶片、挖掘机斗齿、挤砖机绞龙、绞刀等。

背景技术

目前堆焊修复的药芯焊丝一般都是高铬铸铁系列的，即含有碳、铬、硅、锰等合金元素，和一定的强碳化物形成元素，如钨、钼、铌、钒等，其耐磨性主要是靠铬在堆焊层中于碳和铁形成的复合碳化物M7C3和强碳化物形成元素形成的NbC、WC、VC等作为耐磨骨架与基体形成良好的结合起到抗磨抗冲击作用，应用已经较为深入和成熟。但是，近年来，铬、铝、镍、钨等合金供应日趋紧张，价格飞涨，导致普通钢铁耐磨合金，生产成本不断攀升限制了高铬铸铁的进一步推广应用，硼是我国富有元素，在堆焊合金中，硼化物的硬度和热稳定性均高于碳化物，特别是硼与铁生成的FeB(HV1900)、Fe2B(HV1585)，与钛形成成硼化钛TiB₂(HV3400)显微硬度均较高，因此硼系耐磨堆焊合金有着较好的应用前景。

有些适合低度冲击的、磨粒磨损工矿的合金含有贵金属如钨、铌、钒等很多，成本较高。例如中国专利耐磨堆焊合金材料涉及一种耐磨堆焊合金材料，其合金具体组成含量为：W 5～30％、Nb 2～15％、V 3～12％、Mo 1～8％、Cr 1～5％、B2～7％、稀土0.01～2％、余量为Fe。该发明不含碳元素，以重金属硼化物为硬质强化相，硼化物在合金中起耐磨骨架作用，对合金基体相产生保护效应，显微硬度均在HV1700～2800之间。该发明耐磨性较好但由于贵金属很多，所以成本较高，专利公开号为CN 1086471A涉及一种碳化硼耐磨堆焊焊条其特征在于：药皮中添加大剂量的碳化硼及一定量的铬、镍、钼、钛和少量的钨、钒、铌、稀土合金元素，贵金属钨、钒、镍、钼导致其成本较高，碳含量较高堆焊合金脆性大。又例如中国专利021394938一种堆焊用焊丝，其药芯成分为Cr 25～30％，Ni 15～19％；Mn3～5；Si 2～5％；B 3.5～6％；C 1～3％，Fe余量。此发明耐磨性好但缺点为脆性大容易剥落，并且镍铬等金属较多，成本较高。

发明内容

本发明为一种高硼铁基耐磨堆焊药芯焊丝，其耐磨性主要是靠硼铁中的硼在堆焊层中与铁形成的Fe2B、FeB，与钛形成硼化钛，其显微硬度均较高，在耐磨合金中作为耐磨骨架对合金基体产生保护效应，本发明由低碳钢包皮和芯部粉末组成。

为实现上述目的采取的技术方案为：一种高硼铁基耐磨堆焊药芯焊丝，焊丝由低碳钢包皮和芯部粉末组成，其特征在于低碳钢包皮中的铁元素及芯部粉末，芯部粉末中的元素包括硼、碳、锰、硅元素，芯部粉末中的硼、碳、锰、硅元素所占焊丝重量百分比为：硼6～12％，碳0.1～3％，锰0.6～2％，硅0.3～1.5％，余量为铁。

上述所述芯部粉末中还包括钛元素，其中钛元素占药芯焊丝质量的0.3～3.5％。

上述耐磨堆焊药芯焊丝的芯部粉末中还可以加入以下合金元素的一种或几种，其所占焊丝的重量为：钼(Mo)0～1％、镍(Ni)0～1％、稀土(RE)0～1％、铝镁合金0～1.5％、Na/K变质剂0～1％。

稀土(RE)为铈(Ce)、镧(La)钕(Nd)其中的一种，或它们的混合物。

药芯中主要成分作用如下：

引入硼元素，碳化硼或/和硼铁：其中硼铁引入硼元素堆焊层的硬度和耐磨性随着硼含量的增加而增加；碳化硼引入硼元素，堆焊层的硬度和耐磨性随着硼含量的增加而增加，主要作用为引入碳元素，在硼含量一定的条件下随着碳含量的增加共晶组织中的含硼碳化物体积分数相应的增加，同时硬度得到提高但碳含量过高韧性下降。

锰铁：Mn具有良好的脱氧和脱硫作用，并具有较强的固溶强化作用；能提高淬硬性。

45#硅铁：Si能脱氧，并具有强烈的固溶强化作用，增加淬硬性和回火稳定性，提高耐热性和耐蚀性，并可降低液态金属表面张力。

钛铁：良好的脱氧作用的同时，与硼形成硼化钛(TiB₂)硬质相进一步提高堆焊合金的耐磨损性能。

本发明高硼铁基耐磨堆焊药芯焊丝可以加入铝镁合金、铌铁，还可以加入少量的钼、镍进一步提高堆焊合金的性能。

本发明相对现有技术优点如下：