[发明专利]一种自保护明弧高硼堆焊药芯焊丝

说明书

本发明公开了一种自保护明弧高硼堆焊药芯焊丝。该药芯焊丝采用H08A冷轧薄钢带为外层包皮，并于包皮内配以高碳铬铁、碳化硼、钛铁、硅铁、鳞片石墨和超细化铝粉以及还原铁粉构成粉芯，自保护明弧堆焊形成以初生(Fe,Cr)₂₃(C,B)₆为主耐磨相、较高数量沿胞状晶界分布的铁素体和少量孤立分散的(Fe,Cr)₃(C,B)相等组成的组织结构。该药芯焊丝采用包括超细化铝粉的先期脱氧、钛铁的中期脱氧以及硅铁的后期脱氧的组合脱氧方式，促进该堆焊合金内作为主耐磨相的胞状(Fe,Cr)₂₃(C,B)₆的形成，并使其体积分数达到90%以上。在一定冲击载荷的耐磨粒磨损工况下，该高硼药芯焊丝可用于零部件自保护明弧堆焊耐磨层。

技术领域

本发明属于堆焊药芯焊丝技术领域，具体涉及一种以胞状M₂₃(C,B)₆相为主耐磨相的组织结构的自保护明弧高硼堆焊药芯焊丝。

背景技术

硼合金作为一种经济性耐磨材料，主要因为该合金易于析出一定数量的Fe₂B(1100～1500HV)等显微硬度高的硼化物而使之具有较好的耐磨粒磨损性能，减少W、Mo和Nb等贵重组元消耗，近年来得到研究重视，并获得应用。

硼合金制备方法有：铸造、堆焊和热扩渗等。但是，铸造硼合金因热力影响大而使之硼含量受限，热扩渗硼合金层较薄。相较而言，堆焊合金所受拘束度小，层厚，尤其硼含量可大幅度提升至3.8％(质量百分数)以上。因而，硼堆焊合金的组织和性能有大幅度提升空间，其中以药芯焊丝自保护明弧焊方法成分组织调整最为方便，可获得硼合金的成分、组织和性能更为宽广。

然而，自保护堆焊高硼药芯焊丝因工艺性能要求，往往需要加入适量石墨组分，以增加自生保护气体量，且药芯焊丝的拉拔性能需满足生产要求。这使硼堆焊合金中存在一个突出问题：因其主耐磨相(Fe,Cr)₂B几乎不能溶入碳原子，促使熔体中碳原子被排挤到该相周围，形成大量变态脆性共晶α-Fe+Fe₃(C,B)而导致合金过脆。此外，在高铬类硼合金中，其主耐磨相为六方点阵结构的(Fe,Cr)₇C₃相，溶入硼原子后形成复合碳硼化物相(Fe,Cr)₇(C,B)₃，因B原子半径比C原子半径大得多，仅极少量B可溶入该相，且因该相晶格畸变导致相内应力增大，在外加载荷冲击作用易于碎裂剥落，而熔体中其余大量B原子只能参与形成Fe₃(C,B)共晶相。不仅如此，堆焊合金的耐磨性与主耐磨相的体积分数有关，主耐磨相的体积分数越高，合金才有更高耐磨性的可能性。但是，主耐磨相相韧性偏低，其碎裂剥落又降低合金耐磨性。

Fe₂₃(C,B)₆属于复杂面心立方点阵结构，可协调C和B原子的填充空间，且该类晶体点阵结构滑移系多，可通过塑性变形方式松弛相内应力。因而，研发一种以Fe₂₃(C,B)₆为主耐磨相的自保护明弧高硼堆焊药芯焊丝，可满足其堆焊合金在有冲击载荷磨粒磨损工况下仍具有良好耐磨性的需求。

发明内容

本发明的目的在于针对现有药芯焊丝硼堆焊合金存在的上述缺陷，提供一种既使其堆焊合金的主耐磨相具有较高韧性，又使之拥有较高耐磨性的高硼药芯焊丝。

本发明的上述目的是通过如下的技术方案来实现的：该自保护明弧高硼堆焊药芯焊丝，它以H08A冷轧薄钢带为外层包皮，并于该包皮内配以各种粉末组分构成粉芯，经自保护明弧堆焊，形成以六碳硼化二十三铁铬/(Fe,Cr)₂₃(C,B)₆为主耐磨相的组织结构的堆焊合金；