[发明专利]一种石墨化合金铸铁电焊条

说明书

技术领域

本发明属于材料加工技术领域，涉及一种石墨化合金铸铁电焊条。

背景技术

铸件在成形过程中，由于铸造工艺的复杂性，不可避免地会产生各种铸造缺陷。因此，对缺陷铸件进行挽救修复使之成为合格品具有重大的实用意义和显著的经济效益。铸铁中的碳、硅元素及硫、磷等杂质元素含量高，强度低、脆性大，焊接性较差。在常规焊接条件下，焊缝金属极易产生白口及裂纹，导致焊区机械加工性能不良甚至焊补修复失效。为攻克铸铁合金焊接难问题，早在上世纪70年代末，吉林工大等单位即对铸铁焊接材料进行了研究，获得了不同牌号的焊条系列。1988年建立了铸铁焊材国家标准(GB10044-88)。但是，对铸铁焊材的研发工作仍在持续。迄今为止，常用铸铁焊条大致分为两大类：同质焊材和异质焊材。其中，异质焊材包括生产中最为常用的纯镍芯焊条Z308、镍铁芯焊条Z408和镍铜芯焊条Z508，谓之镍基焊条。用镍基焊条获得的焊缝金属是由单相奥氏体基体组成，与铸铁件本体成分、组织和性能差异大，尤其焊缝色泽与铸件本体不一致，铸件上的“焊疤”赫然在目，通常仅用于冷焊条件下不重要的加工面和非加工面铸造缺陷的焊补修复。铸铁同质焊条主要包括：用于焊补灰铸铁的钢芯冷焊焊条Z208和铸铁芯热态焊焊条Z248等。用同质焊条获得的焊缝金属通常为铸铁组织，但是，实践证明，只有热态焊，即施焊前须将铸件预热到600-700℃，方可满足焊缝成分、组织和性能与本体的一致性要求。由于铸件加热温度高、能耗大、周期长、操作环节差，其应用受到限制。鉴于此，笔者公开了一种用于灰铸铁和球墨铸铁焊接的同质电焊条/气焊丝(专利号：ZL200510096376.8，公开号：1769002，公开日：2006-05-10)。该技术采用物理冶金方法将微量强石墨化元素直接加入到焊芯和焊丝金属中，通过焊芯和药皮双向过渡合金元素，从而有效地增强了焊缝金属石墨化能力，降低了焊缝金属对冷却速率的敏感性。在非加工面缺陷修复方面，可取代昂贵的镍基焊条实现冷焊作业，室温焊接无裂纹；在重要加工面修复方面，预热200～300℃即可达到传统热态焊600～700℃效果。适用于各种牌号灰铸铁和球墨铸铁件重要加工面和非加工面上各类缺陷的修复和铸铁零部件、破损件的焊接焊补以及加工件尺寸弥补等。然而，近年来，我国铸件市场发生了深刻地变化，对铸铁件外观成形质量要求日趋苛刻，铸铁件的焊补修复必须满足焊补区色泽、硬度、强度、耐腐蚀性与本体保持一致。同时，绿色化铸造生产还要求实现冷焊作业，以最大限度的降低成本及环境污染。为此，必须研发新型铸铁焊接焊材以适应高性能高品质铸铁件的生产需要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种石墨化合金铸铁电焊条，使铸铁焊接时无需高温预热即可满足焊缝成分、组织和性能与本体的一致性要求。

本发明所采用的技术方案是，一种石墨化合金铸铁电焊条，由焊芯和药皮组成，焊芯由以下组分按重量百分比组成：C2.6％～4.0％、Si3.6％～5.6％、Ni20％～60％、Cu5％～20％、Co1％～5％、Mn≤0.6％、S≤0.03％、P≤0.07％，Cr≤0.8％，其余为Fe；

药皮由以下组分组成：大理石、萤石、钾长石、碳酸钡、鳞片状石墨、泥石墨、45^#硅铁、白泥和碳酸钠。其中按重量百分比：大理石15％～20％、萤石12％～15％、钾长石15％～18％、碳酸钡7％～12％、鳞片状石墨5％～9％、泥石墨8％～11％、45^#硅铁10％～13％、白泥15％～17％。大理石、萤石、钾长石、碳酸钡、鳞片状石墨、泥状石墨、45硅铁和白泥的组分总量为100％；

碳酸钠占大理石、萤石、钾长石、碳酸钡、鳞片状石墨、泥石墨、45^#硅铁、白泥总量的0.2％～0.6％。

本发明电焊条的有益效果是：

(1)焊缝为铸铁组织，具有和本体相一致的微观结构，焊缝组织和色泽与铸铁件一致；

(2)焊缝组织由奥氏体和晶间石墨组成，无自由渗碳体和莱氏体等硬质相形成，焊缝硬度和本体一致，机加工性能优良；

(3)焊缝中大量石墨相的形成显著地提高了焊缝金属的抗裂性；

(4)冷焊作业便于实现绿色化生产和降低生产成本。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明提供的一种石墨化合金铸铁电焊条所用的合金铸铁焊芯，采用电炉熔配低杂质含量的铁液，经炉前孕育处理后浇注而成，焊芯规格为Φ(3～5)mm×400mm。