[发明专利]一种明弧堆焊奥氏体高铬合金的复合粉粒及其应用方法

说明书

一种明弧堆焊奥氏体高铬合金的复合粉粒及其应用方法，采用粉末组分过筛称量、粉末组分干混、混合粉末添加水玻璃湿混、粉体旋转粘合造粒、粉粒低温烧结和粉粒筛分等步骤而形成特定粒度的复合粉粒以及充当电弧载体的H08A实心焊丝作为焊接材料，进行自保护明弧焊而形成以奥氏体为主要基体的高铬合金。优化配置该堆焊合金的填粉率比值和电流值，以控制复合粉粒熔体和实心焊丝熔滴熔体的熔合度，使之未完全熔合，形成以奥氏体为主要基体且于其中弥散分布的块状或颗粒状(Cr,Fe,V)₇C₃的组织结构特征的高铬合金。所制备的奥氏体高铬合金具有良好的耐磨性和组织均衡性，完全满足实用要求，可用于冲击载荷磨粒磨损工况下零部件明弧堆焊耐磨合金。

技术领域

本发明属于耐磨堆焊技术领域，具体涉及一种明弧堆焊奥氏体高铬合金的复合粉粒及其应用方法。

背景技术

高铬合金作为一种应用最为广泛的耐磨堆焊材料，主要因其良好的耐磨粒磨损性能和耐腐蚀性，如用于衬板、混凝土输送管等耐磨零件。其主要耐磨相为(Fe,Cr)₂₃C₆、(Fe,Cr)₇C₃和(Fe,Cr)₃C，通常简写为M₂₃C₆、M₇C₃和M₃C，其中M为包含Fe，Cr等金属元素，随着铬等元素含量变化而其硬度和相韧性改变。

高铬合金的基体有铁素体、马氏体和奥氏体等三种，其中以铁素体为主，而奥氏体则较少。在这三种基体中，马氏体虽然强度高，高碳含量使之偏脆，极易萌生裂纹；铁素体过软，无法有效提高合金耐磨性和韧性。奥氏体韧性高，且可以通过该相的塑性变形而松弛部分焊接应力，提高耐磨零件在冲击载荷工况下的耐磨性。因而，高铬合金以奥氏体为基体可增强其韧性。

但是，高铬合金很少以奥氏体为主要基体。一方面，过共晶高铬合金主要因为其碳含量过高，初生碳化物析出，消耗熔体过多的碳、铬等组分，导致基体碳含量和其它合金化元素含量偏低，使之在堆焊快速冷却条件下，转变为马氏体或者铁素体。另一方面，亚共晶高铬合金，尽管其初生奥氏体相所固溶的碳含量高，但因碳原子半径(0.077nm)比铬等原子半径(0.185nm)小得多，其扩散速度远大于铬等原子扩散速度，易扩散到胞状奥氏体晶界而形成沿晶网状或者树枝状碳化物析出。该先析出胞状奥氏体相因碳固溶量降低而转变为富铬铁素体，且尺寸偏大，致使磨损过程中磨粒易于锲入，且沿晶网状或者树枝状碳化物对磨粒切削运动阻碍小，因而耐磨性偏低。

通常，奥氏体化的合金元素主要有Mn、Ni和C等，尽管C是奥氏体化能力最强的合金元素，但因其极易与合金原子结合为沿晶网状或者树枝状碳化物析出。锰含量大于13％的高锰合金的组织虽为典型的奥氏体，仅适用高应力磨粒磨损工况，且高锰堆焊合金变形极大而难以矫正。对于低应力磨粒磨损工况，高硼合金耐磨性偏差，而高铬类合金则不出现上述问题。此外，钴基、镍基合金其基体为奥氏体，但价格过高，实际堆焊生产仅适用于耐高温磨损工件，一般不用于常规耐磨粒磨损工况，主要因其成本过高，极不经济。

发明内容

本发明的目的之一在于针对耐磨合金存在的上述缺陷，提供一种明弧堆焊奥氏体高铬合金的复合粉粒。

本发明的上述目的通过下述技术方案实现：一种明弧堆焊奥氏体高铬合金的复合粉粒，采用粉末组分过筛称量、粉末组分干混、混合粉末添加水玻璃湿混、粉体旋转粘合造粒、粉粒低温烧结、粉粒筛分等步骤制成粒度6目～14目的复合粉粒；

所述复合粉粒所含粉末组分的重量百分含量分别为：70～75％的含铬量为68～72％、含碳量为8％的高碳铬铁(FeCr70C8.0)；8～10％的含钒量为50％的钒铁(FeV50-A)；1～3％的含硅量为40～47％的硅铁(FeSi45)；5.5～6.5％的含碳量不低于98％的鳞片石墨(C)；0.5～1％的含铝量不低于99％的铝粉(Al)；余量为含铁量不低于98％的还原铁粉(Fe)。