硬度值。
[0024]由本發(fā)明的下面的討論，這些和其他目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得明顯。
[0025]附圖的簡(jiǎn)要說明
[0026]通過參考下列附圖，可以更加容易地理解本發(fā)明，其中：
[0027]圖1是示出了每隔500微米拍攝的焊接焊盤(weld pad)橫截面圖像的顯微硬度圖， 所述焊接焊盤是具有依據(jù)維氏硬度標(biāo)度(Vicker's Hardness Scale，HV)的硬度量度、不含 硼的傳統(tǒng)碳化鉻沉積物焊接焊接焊盤。
[0028]圖2是示出了每隔500微米拍攝的焊接焊盤橫截面圖像的顯微硬度圖，所述焊接焊 盤具有0.71原子重量百分比的硼、具有依據(jù)維氏硬度標(biāo)度的硬度量度。
[0029]圖3是示出了每隔500微米拍攝的焊接焊盤橫截面圖像的顯微硬度圖，所述焊接焊 盤具有4.08原子重量百分比的硼、具有依據(jù)維氏硬度標(biāo)度的硬度量度。
[0030]圖4示出了從示于圖1至3中的顯微硬度圖測(cè)量的維氏硬度值(HV)的區(qū)間圖。顯示 了測(cè)量硬度值的95 %置信度區(qū)間，即，來自硬度測(cè)量值群體的隨機(jī)樣本有95 %的機(jī)會(huì)落入 圖4所示的范圍之內(nèi)。
[0031] 圖5示出了在圖1至3中測(cè)量的維氏硬度值(HV)的箱形圖。所有的數(shù)據(jù)點(diǎn)均被顯示 在該圖表中。四分位范圍框和上部及下部垂直的"須狀線(whiskers)"表明落入數(shù)據(jù)的正態(tài) 分布部分之內(nèi)的測(cè)量值。星號(hào)表明數(shù)據(jù)中的統(tǒng)計(jì)學(xué)異常值。
[0032] 圖6示出了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的顯微結(jié)構(gòu)，其中焊接沉積物具有在下文表2中 闡述的組成。
[0033] 詳細(xì)說明
[0034]提及本發(fā)明的以下說明的目的僅在于描述本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方案，而非為了限定 本發(fā)明的目的，配制本發(fā)明的焊條以在金屬表面產(chǎn)生硬面合金組合物。這樣的硬面合金在 已焊接狀態(tài)和/或回火狀態(tài)中，在工件(例如標(biāo)準(zhǔn)鋼，如ASTM A36)上的單層沉積物中具有至 少約65HRC的平均硬度，以及少于0.10克材料損失的ASTM G65A磨損結(jié)果。硬面焊條被特別 地配制來沉積具有至少約2.5至約14原子重量百分比的硼的焊接合金，以利用初級(jí)碳化物 共晶基體類型顯微結(jié)構(gòu)而將所述焊接合金用作受到高度熱和機(jī)械壓力的金屬上的表面材 料。
[0035]以原子重量fat"）百分比計(jì)，由本發(fā)明的焊條沉積的硬面合金具有如下組成：
L〇〇37」上文所述的硬面焊條可以包括附加的合金化材料。特別地，其可以包括與鉻形成 混合碳化物的附加的合金化材料，如，例如，選自由鈮、鉬和釩組成的組的至少一種金屬。
[0038] 氮也被特意添加至硬面合金以與硼或鉻，或與這兩者形成氮化物。氮還與鈮、鉬和 釩(如果這些附加的合金化材料中的一種或更多種存在的話）形成氮化物。氮被優(yōu)選地添 加，以作為(例如通過使用保護(hù)氣體、自保護(hù)的)焊接工藝的一部分，或者作為具有焊條所包 括的金屬中的一種或更多種的合金的一部分。優(yōu)選地，所添加的氮的量的范圍是從約百萬 分之60至約百萬分之300。
[0039] 以原子重量百分比計(jì)，一種非限制性的、由本發(fā)明的焊條沉積的硬面合金的化學(xué) 分析如下：
[0040] 藍(lán)
L0042J 焊接在ASTM A36鋼上的、有如表1所述的組成的硬面合金具有由洛氏C硬度檢測(cè)器 測(cè)量的65HRC的平均硬度，以及依據(jù)維氏標(biāo)度的990的平均硬度值(HV)。
[0043] 以原子重量百分比計(jì)，另一個(gè)非限制性的、由本發(fā)明的焊條沉積的硬面合金的化 學(xué)分析如下：
[0044] 整
[0046] 焊接在ASTM A36鋼上的、有如表2所述的組成的硬面合金具有由洛氏C硬度檢測(cè)器 測(cè)量的67HRC的平均硬度，以及依據(jù)維氏標(biāo)度的966的平均硬度值(HV)。
[0047] 將描述硬面合金的這些組分中的每一種的被認(rèn)為的功能;但是，將被領(lǐng)會(huì)的是，這 些僅是組分被認(rèn)為的功能，因此組分在硬面合金中可以具有其他或附加的功能。
[0048] 硬面合金中的硼（B )被認(rèn)為是提供基體中的間隙硬化（i n t e r s t i t i a 1 hardening)，并且通過調(diào)和歸咎于鄰近晶粒關(guān)于共同的晶粒邊界的入射晶格角（incident lattice angle)的失配來加強(qiáng)晶粒邊界。本發(fā)明的硬面合金中所包括的硼的量應(yīng)當(dāng)足以達(dá) 到符合期望的硬度水平。但是，過多的硼似乎會(huì)干擾硬面合金的固化及其粘著于工件的能 力，并且可能導(dǎo)致焊道下裂縫。一般而言，硼優(yōu)選的量是硬面合金的至少約2.5原子重量百 分比直至約14原子重量百分比，更加優(yōu)選地是從約4.0原子重量百分比至約13原子重量百 分比，并且甚至更優(yōu)選地是硬面合金的從約7.0原子重量百分比至約12原子重量百分比。
[0049] 硬面合金中的碳(C)被認(rèn)為會(huì)影響硬面合金的硬度水平和強(qiáng)度。本發(fā)明的硬面合 金中所包括的碳的量應(yīng)當(dāng)足以通過形成M7C 3種類的初級(jí)碳化物以及形成共晶基體中的次級(jí) 混合金屬碳化物來達(dá)到符合期望的硬度水平。如果存在過多的碳，則過量的碳將不會(huì)進(jìn)入 溶體并將不會(huì)進(jìn)入焊池，或者其將作為石墨沉淀出來。一般而言，硬面合金的碳含量是硬面 合金的至少約14原子重量百分比直至約25原子重量百分比，并且更優(yōu)選地是硬面合金的從 約17原子重量百分比至約22原子重量百分比。
[0050] 硬面合金中的鉻(Cr)被認(rèn)為會(huì)改善硬面合金的硬度和強(qiáng)度，還影響其耐腐蝕性。 本發(fā)明的硬面合金所包括的鉻的量應(yīng)當(dāng)足以通過形成M 7C3種類的初級(jí)碳化物來達(dá)到符合期 望的硬度水平。一般而言，硬面合金的鉻含量?jī)?yōu)選地是硬面合金的至少約15原子重量百分 比直至約26原子重量百分比，并且更優(yōu)選地是硬面合金的從約18原子重量百分比至約21原 子重量百分比。
[0051] 硬面合金中的錳(Μη)被認(rèn)為會(huì)改善硬度和韌性并且通過從液體焊縫金屬移除氧 來充當(dāng)去氧劑。錳還被認(rèn)為是充當(dāng)晶粒細(xì)化劑并穩(wěn)定交叉微裂，以便形成在焊縫合金中的 裂縫被更加一致和均勻地間隔。過少的錳似乎會(huì)影響裂縫間隔的一致性。大體而言，硬面合 金中錳的優(yōu)選量是硬面合金的至少約0.75原子重量百分比直至約3.0原子重量百分比。
[0052] 娃(Si)被認(rèn)為是充當(dāng)去氧劑來改善抗腐蝕性，并且充當(dāng)晶粒細(xì)化劑。娃還充當(dāng)表 面張力調(diào)節(jié)劑來熔融焊池。這允許熔池出色的潤(rùn)濕并在焊接時(shí)提供極好的結(jié)合(tie-in)性 能。過少的硅干擾熔池的潤(rùn)濕，而過多的硅會(huì)使得焊池太具流動(dòng)性。硅的優(yōu)選的量是硬面合 金的至少約0.75原子重量百分比直至約3.0原子重量百分比。
[0053] 氮(N)使得在共晶基體中形成氮化物成為可能，這有助于獲得符合期望的硬度。氮 化物可以包括碳-氮化物、硼-氮化物、硼-碳氮化物等等，以及與可以存在的其他合金化材 料的任何其他類似的組合。過少的氮意味著將形成不足以獲得符合期望的硬度的氮化物， 而過多的氮導(dǎo)致在焊接沉積物中形成空隙，從而增加其孔隙率。氮優(yōu)選地以在從約百萬分 之60至約百萬分之300的范圍內(nèi)的量存在.
[0054]其他已知金屬可以被包括在由本發(fā)明制造的焊縫中，前提是其不會(huì)以任何顯著的 方式不利地影響硬面合金的顯微結(jié)構(gòu)。這樣的金屬可以包括，例如，鈮、釩和鉬，這些金屬中 的每一種都可以與鉻形成混合碳化物來產(chǎn)生具有更高的平均硬度的顯微結(jié)構(gòu)。一般而言， 當(dāng)存在時(shí)，這些金屬中的每一種的量小于約3.0原子重量百分比。
[0055] 轉(zhuǎn)向附圖，圖1-3將具有上文中表2所示的組成的焊縫合金的硬度（圖3)與具有按 原子重量百分比計(jì)的19.55%的鉻、18.38%的碳、1.44%的錳和1.31 %的硅的組成的不含 硼傳統(tǒng)碳化鉻沉積物焊縫合金的硬度（圖1)及具有按原子重量百分比計(jì)的0.71 %的硼、 18.48 %的鉻、16.78 %的碳、1.47 %的錳和1.26 %的硅的組成的焊縫合金的硬度（圖2)進(jìn)行 了比較。圖1的硬度圖示出了橫過整個(gè)表面的不一致的硬度，圖2的硬度圖亦是如此。與此相 反，圖3的硬度圖示出了由本發(fā)明的焊條沉積的、具有4.08原子重量百分比的硼的焊縫合金 具有更高的、橫過整個(gè)表面的一致的硬度。使用維氏硬度值從圖1-3的顯微硬度圖測(cè)量的圖 4的區(qū)間圖也表明了不含任何硼的傳統(tǒng)碳化鉻焊接沉積物（圖1)和含0.71原子重量百分比 的硼的焊接沉積物（圖2)與含4.08原子重量百分比的硼的焊接沉積物（圖3)的硬度區(qū)間之 間的顯著不同。類似地，通過使用從圖1-3中的顯微硬度圖測(cè)量的維氏硬度值獲得的圖5的 箱形圖示出了具有上文中表2所示的組成的、具有4.08原子重量百分比的硼的焊接沉積物 的框和須狀線具有更高的硬度，并且在數(shù)據(jù)方面有顯著更少的異常值。這表明，焊接沉積物 在顯微結(jié)構(gòu)方面均勻，并具有更為一致的硬度。最后，圖6圖示說明了被顯著更小的結(jié)構(gòu)圍 繞的高分?jǐn)?shù)的初級(jí)碳化物在具有上文中表2