[发明专利]一种加稀土的不锈钢抗磨蚀堆焊材料

说明书

本发明涉及堆焊材料，特别提供了一种加稀土的不锈钢抗磨蚀堆焊材料。

水轮机上采用的抗磨蚀堆焊材料，就其金相组织而言，主要有马氏体，奥氏体和奥氏体加共晶三大类。Cr14Ni5Mo(Cr13～16，Ni4～7)为低碳马氏体，抗磨蚀性为1Cr18Ni9Ti的1.2～1.5倍，KJ5～4(C1、Cr14、Mo1)为高碳马氏体，抗磨蚀性为1Cr18Ni9Ti的1.5～2.0倍，奥氏体焊条中的常用的是18-8系列，有A102，A107，A132等，其次为1Cr13Mn13N(堆277)，这类材料抗气蚀性能好，约为碳钢的20倍，但抗磨性与低碳钢相当，1Cr14Mn13N含少量铁素体，以奥氏体为主，强度、硬度都高于18-8，抗磨蚀性为18-8的1.5倍左右，耐磨一号组织为奥氏体加碳化物共晶，抗磨性超过18-8的两倍，但抗气蚀性能尚不及18-8，耐磨一号硬度较高(HRc50左右)，抗裂性差，难以打磨，推广应用有一定困难。中国专利94112673.0提供了一种铁基抗磨蚀堆焊材料，具有中等硬度，良好的抗裂性，较高抗磨蚀性和优异的抗气蚀性。

本发明的目的在于提供一种同样有中等硬度，良好的抗裂性同时具有更为优异的抗磨损，抗磨蚀及气蚀性的堆焊材料。

本发明提供了一种加稀土的不锈钢抗磨蚀堆焊材料，主要含有下述元素及不可避免的杂质元素，以重量百分比表示：

Cr    13～20

Ni    5～10

B     0.8～2.0

Fe    余量

其特征在于还含有：稀土0.05～0.40

本发明系在原中国专利94112673.0的基础上添加了稀土元素，其结果是减少并细化了夹杂物，堆焊金属组织也得到改善，从而使抗气蚀，抗磨损和抗磨蚀性分别提高55％，57％和83％，是一种理想的水力机械(水轮机，水泵等)抗磨蚀防护用堆焊焊条。下面结合附图通过实施例详述本发明。

附图1为不加稀土时材料的金相照片；

附图2为稀土含量为0.15％时金相照片；

附图3为稀土含量为0.30％时金相照片；

附图4为稀土含量为0.60％时金相照片；

附图5为稀土对夹杂物数量的影响；

附图6为稀土对夹杂物尺寸的影响；

附图7为稀土对堆焊金属硬度的影响；

附图8为稀土对堆焊金属抗气蚀性的影响；

附图9为稀土对堆焊金属抗磨损性的影响；

附图10为稀土对堆焊金属抗磨蚀性的影响。

实施例

1号堆焊材料的基本成分为Cr18 Ni8 B1.0 Fe余量；

2号堆焊材料在1号的基础上加入市售混合稀土0.15；

3号堆焊材料存1号的基础上加入市售混合稀土0.30；

4号堆焊材料在1号的基础上加入市售混合稀土0.60。

对上述4种材料的抗磨蚀性进行研究，结果如下：

1.稀土元素对组织的影响

未加稀土时，初晶为少量等轴晶和较多树枝晶，加入0.15％的稀土时，初晶减少，共晶增多，初晶中等轴晶增多，树枝晶减少，加入0.30％稀土合金时，初晶数量增加，达到最大值，初晶中的树技晶更少，绝大多数为等轴晶。当加入0.60％稀土合金时，树枝晶又重新发达起来，甚至超过不加稀土者。结果如图1～4所示。

2.稀土合金对夹杂物的影响

加入稀土，将影响夹杂物的数量和尺寸，随稀土合金的加入，夹杂物先是逐渐变细，后又变粗，数量先是逐渐减少，后又增多，如图5和6所示。电子探针分析结果表明，不加稀土时，夹杂物为Ti-Mn硅酸盐，加稀土合金后为富稀土的Ti-Mn硅酸盐。

3.稀土合金对堆焊金属硬度的影响

结果如图7所示，与图1-4比较可知，硬度主要由初晶-共晶数量比例决定的，当硬度较低的初晶数量多时，硬度就低，

4.稀土合金对抗磨蚀性能的影响

稀土合金对抗气蚀，抗磨损和抗磨蚀性的影响如图8，9和10所示，可以看出，加入0.30％的稀土合金抗磨蚀性能最好，抗气蚀、抗磨损和抗磨蚀性分别比不加稀土的1号合金提高57％，55％和83％。考虑到1号合金的抗磨蚀性已很优良，说明加0.30％稀土合金的效果是非常可观的。

加入不同数量稀土合金的作用如表1所示