專利名稱：一種非晶態(tài)耐磨堆焊涂層制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種非晶態(tài)耐磨堆焊涂層制備方法，屬于材料加工工程中的焊接領(lǐng)域，該發(fā)明主要應(yīng)用于耐磨損設(shè)備部件的堆焊修復(fù)和再制造。

背景技術(shù)：
鐵基耐磨堆焊合金由于硬度高、綜合性能好、價(jià)格低廉而被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中的磨料磨損的工況環(huán)境。
但鐵基合金堆焊材料也存在許多問(wèn)題。在高硬度高耐磨的工況條件要求下，鐵基材料只能通過(guò)增加含碳量來(lái)提高硬度和耐磨性，而通常硬度只能達(dá)到HRC 60左右，為高鉻鑄鐵型材料，不能承受高應(yīng)力及高沖擊工況；在要求高應(yīng)力及高沖擊的工況下，只能通過(guò)降低含碳量、增加含錳量，即所謂的高錳鋼來(lái)實(shí)現(xiàn)，而此時(shí)硬度較低(通常為HRC 50左右)，又不能實(shí)現(xiàn)高硬度高耐磨的要求。
而非晶態(tài)合金正是解決這些矛盾的一個(gè)方法，非晶態(tài)金屬比一般金屬具有極高的強(qiáng)度。非晶態(tài)合金與晶態(tài)合金相比，在物理性能、化學(xué)性能和機(jī)械性能方面都發(fā)生了顯著的變化。
本發(fā)明所要解決的問(wèn)題是在不增加材料成本的條件下，通過(guò)一定的工藝條件，使堆焊材料非晶態(tài)化，從而使耐磨堆焊涂層的硬度、耐磨性及抗沖擊性能得到優(yōu)良的結(jié)合。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所提供的非晶態(tài)耐磨堆焊涂層制備方法，其特征在于，在施焊過(guò)程中，在焊縫金屬冷卻凝固的同時(shí)，加以液氮激冷，達(dá)到非晶形成所需要的冷卻速度，從而使堆焊金屬得到非晶態(tài)組織。
焊接材料采用藥芯焊絲，所述的藥芯成分質(zhì)量百分含量范圍如下 高碳鉻鐵45～60％；金屬鉻8～20％；鉬鐵4～8％；金屬錳5～10％；高硅硅鐵5～8％；鈮鐵2～5％；鈦鐵2～10％；釩鐵2～10％。
其中各組分作用如下 高碳鉻鐵向焊縫金屬過(guò)渡合金元素。
金屬鉻焊縫金屬的增強(qiáng)相。
鉬鐵向焊縫金屬過(guò)渡合金元素。
金屬錳脫氧，向焊縫金屬過(guò)渡合金元素。
高硅硅鐵脫氧，向焊縫金屬過(guò)渡合金元素。
鈮鐵向焊縫金屬過(guò)渡合金元素。
鈦鐵細(xì)化晶粒，提高韌性。
釩鐵向焊縫金屬過(guò)渡合金元素。
本發(fā)明的制備方法采用現(xiàn)有技術(shù)，包括以下步驟 1、將軋鋼帶成U形，再向U形槽中加入占本發(fā)明焊絲總重的20-50％的本發(fā)明藥芯； 2、將U形槽合口，使藥芯包裹其中，通過(guò)拉絲模，逐道拉拔、減徑，最后使其直徑達(dá)到3.2mm，得到最終產(chǎn)品。



圖1藥芯焊絲成形工藝示意圖。

具體實(shí)施例方式 1.選用14×0.3(寬度為14mm，厚度為0.3mm)的H08A冷軋鋼帶。先將其軋成U形。取高碳鉻鐵粉末45克、金屬鉻粉末20克、鉬鐵8克、金屬錳粉末10克、高硅硅鐵粉末8克、鈮鐵粉末5克、鈦鐵粉末2克、釩鐵粉末2克。(所取粉末的粒度為能通過(guò)40目的篩子)。將所取各種粉末放入混粉機(jī)內(nèi)混合10分鐘，然后將混合粉末加入U(xiǎn)形的H08A冷軋鋼帶槽中，填充率為20％。將U形槽合口，使藥粉包裹其中。然后使其分別通過(guò)直徑為4.2mm、3.6mm、3.4mm、3.2mm的拉絲模，逐道拉拔、減徑，最后使其直徑達(dá)到3.2mm。將制成的焊絲分成兩段。分別施焊，其中一段施焊過(guò)程中采用液氮激冷，焊接規(guī)范相同，焊接電流350～550A，焊接電壓25～35V。層間溫度控制在100～200℃。兩者堆焊層熔敷金屬硬度、相對(duì)耐磨性非晶態(tài)比例及沖擊韌性對(duì)比見(jiàn)表1。
2.選用14×0.3(寬度為14mm，厚度為0.3mm)的H08A冷軋鋼帶。先將其軋成U形。取高碳鉻鐵粉末60克、金屬鉻粉末8克、鉬鐵4克、金屬錳粉末5克、高硅硅鐵粉末5克、鈮鐵粉末2克、鈦鐵粉末10克、釩鐵粉末6克。(所取粉末的粒度為能通過(guò)40目的篩子)。將所取各種粉末放入混粉機(jī)內(nèi)混合10分鐘，然后將混合粉末加入U(xiǎn)形的H08A冷軋鋼帶槽中，填充率為30％。將U形槽合口，使藥粉包裹其中。然后使其分別通過(guò)直徑為4.2mm、3.6mm、3.4mm、3.2mm的拉絲模，逐道拉拔、減徑，最后使其直徑達(dá)到3.2mm。將制成的焊絲分成兩段。分別施焊，其中一段施焊過(guò)程中采用液氮激冷，焊接規(guī)范相同，焊接電流350～550A，焊接電壓25～35V。層間溫度控制在100～200℃。兩者堆焊層熔敷金屬硬度、相對(duì)耐磨性非晶態(tài)比例及沖擊韌性對(duì)比見(jiàn)表1。
3.選用14×0.3(寬度為14mm，厚度為0.3mm)的H08A冷軋鋼帶。先將其軋成U形。取高碳鉻鐵粉末48克、金屬鉻粉末10克、鉬鐵6克、金屬錳粉末8克、高硅硅鐵粉末6克、鈮鐵粉末4克、鈦鐵粉末8克、釩鐵粉末10克。(所取粉末的粒度為能通過(guò)40目的篩子)。將所取各種粉末放入混粉機(jī)內(nèi)混合10分鐘，然后將混合粉末加入U(xiǎn)形的H08A冷軋鋼帶槽中，填充率為30％。將U形槽合口，使藥粉包裹其中。然后使其分別通過(guò)直徑為4.2mm、3.6mm、3.4mm、3.2mm的拉絲模，逐道拉拔、減徑，最后使其直徑達(dá)到3.2mm。將制成的焊絲分成兩段。分別施焊，其中一段施焊過(guò)程中采用液氮激冷，焊接規(guī)范相同，焊接電流350～550A，焊接電壓25～35V。層間溫度控制在100～200℃。兩者堆焊層熔敷金屬硬度、相對(duì)耐磨性非晶態(tài)比例及沖擊韌性對(duì)比見(jiàn)表1。
4.選用14×0.3(寬度為14mm，厚度為0.3mm)的H08A冷軋鋼帶。先將其軋成U形。取高碳鉻鐵粉末55克、金屬鉻粉末9克、鉬鐵5克、金屬錳粉末6克、高硅硅鐵粉末7克、鈮鐵粉末3克、鈦鐵粉末8克、釩鐵粉末7克。(所取粉末的粒度為能通過(guò)40目的篩子)。將所取各種粉末放入混粉機(jī)內(nèi)混合10分鐘，然后將混合粉末加入U(xiǎn)形的H08A冷軋鋼帶槽中，填充率為30％。將U形槽合口，使藥粉包裹其中。然后使其分別通過(guò)直徑為4.2mm、3.6mm、3.4mm、3.2mm的拉絲模，逐道拉拔、減徑，最后使其直徑達(dá)到3.2mm。將制成的焊絲分成兩段。分別施焊，其中一段施焊過(guò)程中采用液氮激冷，焊接規(guī)范相同，焊接電流350～550A，焊接電壓25～35V。層間溫度控制在100～200℃。兩者堆焊層熔敷金屬硬度、相對(duì)耐磨性非晶態(tài)比例及沖擊韌性對(duì)比見(jiàn)表1。
表1所打硬度均采用HR-150A洛氏硬度機(jī)，載荷為150kg，對(duì)堆焊層取五點(diǎn)打硬度，最后得到該焊絲堆焊層的平均洛氏硬度值。
非晶組織成分測(cè)定采用D8ADVANCE X射線衍射儀。
磨損實(shí)驗(yàn)采用MLS-225型濕式橡膠輪磨粒磨損試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行磨損實(shí)驗(yàn)。
在堆焊層中取六個(gè)57×25×5mm磨損式樣，磨損實(shí)驗(yàn)時(shí)，實(shí)驗(yàn)參數(shù)如下橡膠輪轉(zhuǎn)速240轉(zhuǎn)/分，橡膠輪直徑178mm，橡膠輪硬度60(邵爾硬度)，載荷10Kg，磨損時(shí)間250s，橡膠輪轉(zhuǎn)數(shù)約1000轉(zhuǎn)，磨料40～70目的石英砂。材料的耐磨性能用磨損的失重量來(lái)衡量。在實(shí)驗(yàn)前、后，將試件放入盛有丙酮溶液的燒杯中，在超聲波清洗儀中清洗3～5分鐘，實(shí)驗(yàn)時(shí)用Q235鋼作為對(duì)比，對(duì)比件失重量與測(cè)量件失重量之比作為該配方的相對(duì)耐磨性。
由表1可見(jiàn)，由于堆焊金屬中有了非晶態(tài)合金的存在，堆焊金屬的硬度、相對(duì)耐磨性及沖擊韌性都了很大提高。
表1

權(quán)利要求
1.一種非晶態(tài)耐磨堆焊涂層制備方法，屬于材料加工工程中的焊接領(lǐng)域，該發(fā)明主要應(yīng)用于耐磨損設(shè)備部件的堆焊修復(fù)和再制造。其特征在于在鐵基堆焊材料中加入藥芯成分，從而在施焊過(guò)程中，在焊縫金屬冷卻凝固的同時(shí)，加以液氮激冷，達(dá)到非晶形成所需要的冷卻速度，從而使堆焊金屬得到非晶態(tài)組織。所述的藥芯成分質(zhì)量百分含量范圍如下
高碳鉻鐵45～60％；金屬鉻8～20％；鉬鐵4～8％；金屬錳5～10％；高硅硅鐵5～8％；鈮鐵2～5％；鈦鐵2～10％；釩鐵2～10％。
全文摘要
一種非晶態(tài)耐磨堆焊涂層制備方法，屬于材料加工工程中的焊接領(lǐng)域，該發(fā)明主要應(yīng)用于耐磨損設(shè)備部件的堆焊修復(fù)和再制造。本發(fā)明所提供的非晶態(tài)耐磨堆焊涂層制備方法，其特征在于，在施焊過(guò)程中，在焊縫金屬冷卻凝固的同時(shí)，加以液氮激冷，達(dá)到非晶形成所需要的冷卻速度，從而使堆焊金屬得到非晶態(tài)組織。其特征在于，所屬的粉芯成分質(zhì)量百分含量范圍如下高碳鉻鐵45～60％；金屬鉻8～20％；鉬鐵4～8％；金屬錳5～10％；高硅硅鐵5～8％；鈮鐵2～5％；鈦鐵2～10％；釩鐵2～10％。利用該發(fā)明制備出的金屬合金堆焊涂層，由于堆焊金屬中有了非晶態(tài)合金的存在，堆焊金屬的硬度、相對(duì)耐磨性及沖擊韌性都了很大提高。其制備方法采用現(xiàn)有技術(shù)將軋鋼帶成U形，再向U形槽中加入占本發(fā)明焊絲總重的20-50％的本發(fā)明藥芯；將U形槽合口，使藥芯包裹其中，通過(guò)拉絲模，逐道拉拔、減徑，最后使其直徑達(dá)到3.2mm，得到最終產(chǎn)品。
文檔編號(hào)B23K9/04GK101817125SQ20091007838
公開(kāi)日2010年9月1日 申請(qǐng)日期2009年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月27日
發(fā)明者胡為峰, 葛爽 申請(qǐng)人:北京賽億表面工程技術(shù)有限公司