[发明专利]堆焊用陶质焊剂

说明书

本发明属于焊接材料。主要适用于高温耐磨合金埋弧自动堆焊。

许多机械零部件，如热轧辊、无缝钢管的皮尔格轧机轧辊和芯棒、热剪剪刃、阀门密封面等均在热状态和磨损条件下工作，且工作温度一般在500℃以上，有的在600℃以上。因此，要求零部件的表面层具有较高的红硬性和耐磨性。为了达到此目的，通常采用堆焊的方法，在零部件表面堆焊一层红硬性高的和抗高温磨损的堆焊层。作为堆焊的焊剂，不仅要求脱渣、成形等工艺性能良好，而且还要求焊剂与特定的焊丝配合所堆焊的熔敷金属具有较高的红硬性和高温下抗磨损性能。

在现有技术中，苏联专利SU585020提供了一种堆焊用的焊剂。该焊剂的组成分（重量%）为：MgO 20～24%，Al₂O₃27～30%，Fe-Cr 4～6%，Fe-Ti 2～2.5%，Fe-V 2～3%，Fe-Mo 2～2.5%，金属铬3～6%，锰粉7～10%，Cu 1～5%，其余为CaF₂。该焊剂与Cr-Mn钢焊丝配合，其熔敷金属在焊后经500℃保温1小时，硬度可达到HRC48～52，具有较高的耐磨性和红硬性。但该专利经与本发明的对比试验表明，该焊剂在650℃温度下的高温硬度值较低。

本发明的目的在于提供一种新的堆焊用的陶质焊剂，该陶质焊剂与相应的专用焊丝匹配进行堆焊，所得堆焊金属在高达650℃温度下仍具有良好的红硬性和耐磨性能。

针对上述目的，本发明所设计的陶质焊剂的组成分（重量%）为：CaCO₃5～10%，CaF₂20～25%，Al₂O₃20～25%，MgO 15～35%，TiO₂10～20%，Fe-Ti 3～6%，Fe-Cr 2～4%，Fe-Si 3～6%，Fe-W 3～6%。

上述的铁合金中元素的含量（重量%）如下：Fe-Ti中Ti含量为27～30%，Fe-Cr中Cr含量为50～60%，Fe-Si中Si含量为40～70%，Fe-W中W含量为65～70%。

即本发明陶质焊剂在成分组成上，采用了MgO-Al₂O₃-CaF₂-TiO₂渣系，加入少量CaCO₃，使焊剂有较高的碱度，增强焊剂的冶金和过渡合金能力，并且使熔渣的熔点和粘度适中，具有良好的工艺性能。

本发明陶质焊剂与专用焊丝H25Cr3Mo2MnVA相匹配进行堆焊。

焊剂中加入了钛铁、硅铁、铬铁和钨铁，而焊丝中含有钼和钒，从而使堆焊金属中含有一定量的铬、钼、钒、钨等强化元素。经焊后处理，这些元素的碳化物均为强硬化质点，能提高其红硬性和耐磨性。特别是本发明焊剂中加入了钨，钨是最难熔的金属，在高温条件下钨的蠕变抗力最大。在马氏体钢中，钨可进入固熔体中借助阻止扩散作用来提高再结晶温度，因此在堆焊金属中加入少量的钨即能提高再结晶的开始温度;钨也可通过析出第二相或呈复杂而稳定的碳化物，或呈高钨的中间化合物，产生弥散硬化作用，因而提高堆焊金属的热强性。

大量试验研究结果已经表明，钨与钼的复合加入能起到良好的交互作用，这种交互作用对提高钢热强性和蠕变抗力的效果比单独加入等量的钨或钼更为优越（《低合金耐热钢》周顺深编，1976年，上海人民出版社，P74～78）。这是本发明在650℃下仍具有较高硬度的重要原因之一。

本发明的生产工艺如下：按组成分范围配料，充分混合均匀后，用水玻璃作粘结剂调湿均匀，随后在造粒机上进行造粒，并在低温下烘干至焊剂表面干燥，最后在300～400℃温度下烘干。

采用本发明陶质焊剂与专用焊丝H₂₅Cr₃Mo₂MnVA相匹配，所得的堆焊金属经620℃保温2小时热处理后，常温硬度可达HRC43～50，650℃温度下的高温硬度可达Hv330以上，具有优异的红硬性及抗高温磨损性能。同时，本发明还具有良好的焊接成形工艺性能，所堆焊的焊道成形美观，脱渣容易。

与现有技术相比，本发明的主要优点是在高达650℃的高温下，仍具有良好的红硬性和抗磨损性能，能够完全满足高达650℃温度下的使用要求，解决了一些使用温度高的机械零部件的堆焊问题。

实施例