[发明专利]一种Fe基高温堆焊药芯焊丝

说明书

本发明提供了一种Fe基高温堆焊药芯焊丝，包括药芯和外皮，所述药芯包括如下质量分数组分：金属铬45%‑60%，75#硅铁1%‑3%，电解锰2%‑5%，钼铁8%‑15%，钒铁0.5%‑3%，钨粉6‑12%，钴粉15%‑30%,钛添加物3%‑8%，稀土添加物1%‑5%，其余为铁粉，其中各组分的质量分数之和为100%。本发明焊丝可制备为1.6mm富Ar气保护焊丝、2.0mm/2.5mmTIG直条焊丝，堆焊工艺性能良好，便于现场施焊。

技术领域

本发明属于焊接技术领域，尤其是涉及一种Fe基高温耐磨堆焊药芯焊丝。

背景技术

长期服役于高温高负荷工况的工件，磨损严重、使用寿命低；需堆焊修复层来改善工件的热疲劳、蠕变极限和持久强度等高温性能。目前650℃以上高温磨损工况，大都采用钴基和镍基合金修复，特别是Co-Cr-W合金和Ni-Cr-B-Si合金被广泛应用。钴基堆焊合金在500℃-700℃时具有350-500HV的硬度，红硬性和冷热疲劳性能良好；镍基堆焊合金在950℃以下具有较好的耐高温氧化性能和耐高温磨损性能。

钴和镍都属于贵重金属，其耐磨焊材成本较高，生产应用受到限制，所以研究开发出价格合适的铁基高温耐磨焊材很有必要；但铁基材料在高温、高应力下，热稳定性降低，导致合金力学性能下降。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种适用于高温环境的Fe基耐磨堆焊合金，该堆焊合金适用于650-750℃高温环境、焊态硬度在HRC45-55之间、耐金属间磨损的工况，该堆焊合金通过药芯焊丝TIG/MAG堆焊熔敷获得，再辅以适当的回火时效处理（（550-600）℃*（4-8）h时效回火）提升堆焊合金性能；进而大幅节省修复成本，满足使用要求。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种Fe基高温耐磨堆焊药芯焊丝，包括药芯和外皮，所述药芯包括以下质量分数的组分：金属铬45%-60%，75#硅铁1%-3%，电解锰2%-5%，钼铁8%-15%，钒铁0.5%-3%，钨粉6-12%，钴粉15%-30%，钛添加物3%-8%，稀土添加物1%-5%，其余为铁粉，其中各组分的质量分数之和为100%。

优选的，所述药芯占焊丝总重量的比例为25%-30%；所述外皮为碳钢冷轧钢带。

优选的，所述金属铬中，铬含量99wt%以上；75#硅铁中，硅含量74wt%-80wt%，余量为铁；电解锰中，锰含量99.70wt%以上；钼铁中，钼含量57wt%-60wt%以上，余量为铁；钒铁中，钒含量50wt%-55wt%以上，余量为铁；钨粉中，钨含量98wt%以上；钴粉中，钴含量99.5wt%以上；各组分的颗粒度为60-200目。

优选的，所述75#硅铁中，硅含量75wt%，余量为铁；钼铁中，钼含量59wt%，余量为铁；钒铁中，钒含量50wt%，余量为铁。

优选的，所述钛添加物为钛铁、碳化钛、钛硼合金中的一种或两种以上；所述稀土添加物为稀土氧化物、稀土氟化物、稀土硅铁中的一种或两种以上；其中，稀土元素为镧或铈。

本发明同时提供如上所述的Fe基高温耐磨堆焊药芯焊丝在富Ar气保护焊接中的应用。

优选的，富Ar气保护焊接的焊接条件：电流220A；电压20V；气体流量20L/min，每层熔敷金属厚度不少于2mm。

本发明也提供如上所述的Fe基高温耐磨堆焊药芯焊丝在TIG焊接中的应用。

优选的，TIG焊接的焊接条件：电流150A，每层熔敷金属厚度不少于1mm。

本发明也提供如上所述的Fe基高温耐磨堆焊药芯焊丝在长期服役于高温高负荷工况的工件堆焊修复层中的应用，优选的，在Q235母材中的应用；服役环境为650-750℃高温环境、焊态硬度在HRC45-55。