[发明专利]一种铸铁冲压模具直接堆焊硬化用焊条

说明书

技术领域

本发明属于焊接材料领域，特别涉及一种铸铁冲压模具直接堆焊硬化用焊条。

背景技术

大型冷冲模整体制造需要复杂的机加工和热处理，工艺复杂、周期长、成本高，一般用于大批量，相对稳定的产品。而镶块模具加工工艺简化、周期短、成本低，因而应用越来越广，特别是研制新型较大冲压件产品时，模具更具有无可比拟的优越性。采用在铸铁基体上堆焊制造冷冲模工艺，上述优点更为突出。目前使用的冷冲模堆焊焊条中D322焊条具有较高的堆焊层硬度和耐磨性，但堆焊工艺性较差，堆焊层金属易产生裂纹，且在生产应用中，堆焊的模块易产生崩块；D017和D027焊条具有较好的焊接工艺性能且焊缝金属具有较好的抗裂性能，但堆焊层金属的硬度偏低，致使模具使用寿命偏低。

发明内容

针对上述问题，本发明公开了一种新型铸铁冲压模具直接堆焊硬化用焊条，该焊条具有良好的焊接工艺性能、较高的抗开裂性能，使冲压模具具有较长的使用寿命。

本发明的技术方案是，一种铸铁冲压模具直接堆焊硬化用焊条，由焊芯和药皮组成，所述药皮占焊芯和药皮总重量的50％-60％；

以焊芯总重量为基准，按照重量百分比，所述焊条焊芯的化学成分如下：

以药皮总重量为基准，按照重量百分比，所述药皮的化学成分如下：

碳酸钙：22％～32％；碳酸镁：5％～10％；氟化钙：15％～25％；金红石：3％～8％；钛白粉：0.1％～1.5％；二氧化硅：3％～8％；高碳锰铁：2％～6％；硅铁：3％～8％；铬粉：15％～25％；镍粉：6％～10％；钼粉：1％～3％；钒铁：1％～3％；钴粉：1％～3％。

所述铸铁冲压模具直接堆焊硬化用焊条形成的熔敷金属化学成分的重量百分比包括：

根据冷冲模的工作条件，冷冲模堆焊层金属应具有较高的硬度及合理的硬度梯度分布、良好的冲击韧性、较高的强度、高的耐磨性能和抗疲劳性能。这样，合金须具备良好的空冷淬透性，并能在基体组织上形成一定数量和合理分布的碳化物，以保证堆焊层有足够的硬度和耐磨性能；同时还应有强、韧化元素，以保证堆焊层有良好的综合力学性能。经过多次试验分析及验证，本发明堆焊焊条采用CrNiCoMoV合金系统。

本发明焊条形成的熔敷金属化学成分选取理由如下：

C：碳是决定堆焊层金属硬度的主要元素，它不仅直接决定马氏体的硬度、形态及性能，而且是保证形成适量碳化物的必要条件。但含碳量增加会使焊接性能变差，在冲击载荷作用下的高强韧性模具钢碳含量为0.04-0.2％。

Cr：铬溶入奥氏体中提高钢的淬透性，又可形成Cr₇C₃提高钢的耐磨性，并在一定程度上阻止马氏体分解，提高钢的回火稳定性并产生二次硬化。铬含量太高时易使堆焊层组织和弥散碳化物不均匀性增加，使材料变脆，所以，铬元素的含量在9-10.5％时较为适宜。

Ni：可降低马氏体转变温度，有利于马氏体中沉淀相的析出，使金属有良好的素韧性。Ni能降低点阵中位错运动抗力和位错与间隙元素交互作用能量，促进应力松弛，从而减少脆性断裂倾向。故镍元素的含量在4.0-6.0％为宜。

Mn：由于堆焊合金中铬含量比常用模具钢低，加入适量锰能强烈提高淬透性，并起固溶强化作用。锰扩大奥氏体区，增加堆焊层中残余奥氏体含量，减少淬火变形和开裂。含量过高会增加钢的过热敏感性，此外残余奥氏体太多会降低钢的硬度，故锰的含量约为0.6-1.3％。

Si：硅几乎全部溶于奥氏体或铁素体中起固溶强化作用，硅能促进石墨化，在铸铁基体上堆焊时可减少过渡区的白口倾向，改善堆焊层金属的结合性能。硅在起固溶强化作用的同时亦降低堆焊层金属的塑性和韧性，增加脱碳倾向，故硅元素的加入量为0.4-0.7％。

Mo：钼能够显著提高堆焊层金属淬透性，并具有细化晶粒的作用，在提高材料强度的同时又能提高材料的韧性。钼还可以显著抑制第二类回火脆性。钼元素的含量为0.7-1.0％。

V：钒是强碳化物形成元素，具有很高的硬度和耐磨性，并多呈弥散分布，阻止堆焊层金属晶粒的过分长大，钒含量在0.5-1.1％为宜，过多则会使堆焊层金属的磨削性能变坏。