[发明专利]一种陶瓷相改性的H13实心焊丝低成本制备方法

说明书

本发明为一种陶瓷相改性的H13实心焊丝低成本制备方法。该方法通过将SiOsubgt;2/subgt;，MgO，CaO等纳米陶瓷相粉体与铁粉机械研磨，再将得到的均匀化的陶瓷相粉末球磨获得陶瓷相增韧剂；继续加入钠水玻璃粘结剂，滚制成球形物料，最后按照H13钢的原料配比，向熔炼炉中加入所需元素的原料，同时加入球形物料，经锻造、轧制、冷拔，得到焊丝。本发明解决了钢液中纳米陶瓷相粉末比重小容易上浮、润湿性差、粒度小容易团聚等问题，改善了H13钢的拉拔性能，形成一种工艺过程简单的H13实芯焊丝制备方法。

技术领域

本发明涉及焊接材料技术领域，具体涉及一种较高硬度的H13实芯焊丝低成本制备方法。

背景技术

H13(4Cr5MoSiV1)钢属热作模具钢。模具钢由于其工况条件的苛刻性，对材料本身的性能提出了很高的要求，即具有良好的强度(硬度、红硬性、抗压屈服强度)，韧性，耐磨性、抗疲劳性和抗咬合性等。对性能的要求决定了模具钢的价格通常较贵。为了节约成本，很多应用模具钢的模具和轧辊均采用堆焊复合制造方法，即芯部采用成本低廉的普通钢，外部工作层采用模具钢焊丝堆焊。

由于模具钢具有中、高含碳量和较高的合金含量，硬度普遍偏高，冷拔性能差，很难制成实芯焊丝，所用的堆焊焊丝基本为药芯焊丝。药芯焊丝是按一定比例将合金粉末卷入钢带后进行拉拔减径而成，其制作方法决定了在后续的堆焊过程中容易造成成分的不均匀性，进而导致性能的不均匀性。在很多高性能的场合，往往由于这种不均匀性难以满足使用要求而不得不放弃复合制造方案，转而采用整体模具钢制作，增加了生产成本。

为此，国内外对于制作模具钢冷拔实芯焊丝的探索仅仅局限于试图用多道回火的方式去除过大的冷拔抗力，但是此法并不能提高钢丝的韧性和延展性，无法解决频繁断丝的问题。模具钢的较高含碳量和合金含量，以及由此产生的较高硬度和较低韧性，形成了将模具钢制成实芯焊丝的障碍。

在模具钢冶炼过程中，将SiO₂，MgO，CaO等陶瓷相加入到钢液中，以实现模具钢的韧化、提高其制作焊丝时的冷拔性能，是本发明的核心。但是陶瓷相熔点较高，与钢液相比密度较小容易上浮，而且和钢液之间的浸润性差，造成氧化物粉末很难有效地加入到钢液中。如果这些陶瓷相是纳米级的超细微粒还易于出现团聚问题。因此，现有熔炼工艺很难直接将陶瓷相超细微粒均匀弥散地加入到钢液中。

专利CN 111254343 B，CN 111235467 B，CN 114637103 A为了解决氧化物和矿物粉的上浮和不润湿等问题，将刚玉粉、铝矾土、硅微粉、氧化硼、氧化铝、氧化钇、氧化钛和氧化锆中的两种或多种(各种氧化物的含量为2％～90％)与铁粉或铁基合金粉混合后，经烧结或熔炼后制成中间合金，并将这种中间合金以一定比例加入到炼钢炉中，制成了氧化物弥散强化钢。其中间合金的制备需要烧结和熔炼，甚至真空放电工艺，过程繁琐。

发明内容

本发明针对当前H13模具钢无法拉拔成实芯焊丝的问题，提供一种陶瓷相改性的H13实心焊丝低成本制备方法。该方法通过将SiO₂，MgO，CaO等纳米陶瓷相粉体与铁粉机械合金化方法，解决了钢液中纳米陶瓷相粉末比重小容易上浮、润湿性差、粒度小容易团聚等问题，使其加入到钢液中后，作为异质形核核心起到细晶强化的效果、作为细小第二相起到弥散强化的效果，从而提高了材料韧性和延展性，形成一种工艺过程简单的H13实芯焊丝制备方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种陶瓷相改性的H13实心焊丝低成本制备方法，该方法包括如下步骤：

1)将陶瓷相材料加入到球磨机中，球磨3～5小时，得到陶瓷相粉末；

其中，陶瓷相材料为SiO₂、MgO和CaO中的一种或多种；

陶瓷相粉末的粒径范围为50～100nm；