專利名稱：：高硬度堆焊合金熔敷金屬的強韌化方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及焊接
技術領域：
，特別是一種高硬度堆焊合金熔敷金屬強韌化方法。
背景技術：
：堆焊再制造是焊接領域中的一個重要分支，是一種表面技術處理工藝方法，它是采用焊接方式在零件表面堆敷一層具有一定性能材料的工藝過程。堆焊再制造在軋輥，尤其是熱軋輥的修復領域獲得了較好的應用，研究發(fā)現(xiàn)，對軋輥表面進行堆焊處理，可以明顯延長軋輥壽命，降低軋鋼消耗。而對廢舊軋輥進行再制造工程處理，可挖掘出巨大的剩余價值，再制造新品的成本約為原品的50%，而使用壽命能達到甚至超過原品，且能降低能耗60%以上，節(jié)約材料70%以上。隨著我國軋鋼裝備的改造和不斷從國外引進先進的軋機，軋機向自動化、連續(xù)化、重型化方向發(fā)展，對軋輥的幾何尺寸、表面精度、機械性能要求更高。在軋輥材質方面從球墨鑄鐵和合金無限冷硬鑄鐵發(fā)展到現(xiàn)在的針狀組織球鐵、高合金無限冷硬鑄鐵、高鉻鑄鐵、硬質合金、半高速鋼和高速鋼等。軋輥輥材向著合金化發(fā)展，而且合金化程度不斷提高。從目前國內外高硬度堆焊材料的研究狀況來看，高硬度堆焊材料多采用高鉻鑄鐵型和馬氏體合金系統(tǒng)，采用該合金系統(tǒng)雖然能獲得很高的硬度，但由于堆敷金屬中高的碳含量易使堆焊層產(chǎn)生裂紋，對于只要求高硬度而對裂紋要求不嚴格的場合，該合金系統(tǒng)可以滿足使用要求。但象夾送輥、助巻輥、深彎輥等承受高擠壓力的工作環(huán)境，對堆敷金屬不僅要求具有高硬度(〉55HRC)，而且堆焊厚度高(夾送輥單邊需堆焊20mm)，這就要求具有足夠的韌性及抗裂性，由于強度與韌性是一對難以調和的矛盾，為此使堆敷金屬同時獲得強韌性的研究成為近年的熱點之一。強韌化問題一直是鋼鐵結構材料研究關注的主題。堆焊材料研究者借助鋼鐵材料的強韌化原理，對堆焊材料強韌化也進行了一系列研究，提出了許多強韌化途徑，基本上都是通過合金化、沉淀析出、晶粒細化等多方面的綜合作用來實現(xiàn)，已取得了一些成果。但研究主要集中在低、中硬度的合金體系上，高硬度合金強韌化的研究不多，而且進展緩慢。高硬度的合金體系基體組織一般為馬氏體，馬氏體良好的硬度極大提高了堆焊熔敷金屬的耐磨性，但馬氏體組織的韌性稍差，多層堆焊可能產(chǎn)生裂紋，造成堆焊的失敗。
發(fā)明內容本發(fā)明的目的是公開一種高硬度堆焊合金熔敷金屬強韌化方法，克服了現(xiàn)有技術存在的缺陷，使堆焊熔敷金屬具有良好的耐磨性和韌性。為達到上述目的，本發(fā)明的技術解決方案是一種高硬度堆焊合金熔敷金屬強韌化方法，其堆焊的合金熔敷金屬為復相組織結構，其步驟為A)在標準大氣壓下，室溫環(huán)境下，零件表面除油除銹，在其上堆敷硬度〉55HRC的熔敷金屬；B)在標準大氣壓下，室溫環(huán)境下，以每小時溫降不大于40'C隨爐冷卻，得成品。所述的方法，其所述堆焊熔敷金屬的復相組織，是指硬度為〉55HRC的堆焊熔敷金屬中通過改變堆焊藥芯焊絲中的合金組分得到的以馬氏體為主，貝氏體為輔的復相組織。所述的方法，其所述復相組織，以馬氏體組織和貝氏體組織的總體積為100%，貝氏體組織占總體積的520Q^。所述的方法，其所述硬度〉55HRC的堆焊熔敷金屬，為ZY-YD245-S埋弧堆焊焊絲，其堆焊熔敷金屬中的合金化學成份為C:0.30%，Si:0.82%，Mn:1.2%，Cr:5.52%，V:2.5%,Mo:2.1%。所述的方法，其所述改變合金組分，是指改變高硬度埋弧堆焊焊絲ZY-YD245-S的合金元素，使堆焊熔敷金屬中的錳含量為2.22.8%。所述的方法，其所述改變合金組分，是指改變高硬度埋弧堆焊焊絲ZY-YD245-S的合金元素，使堆焊熔敷金屬中的錳含量為2.22.8%;釩含量為1.892.0%;鉬含量為2.73%。所述的方法，其所述改變合金組分，是指改變高硬度埋弧堆焊焊絲ZY-YD245-S的合金元素，使堆焊熔敷金屬中的錳含量為2.22.8%;釩含量為1.892.0%;鉬含量為2.73%;硅O.42%，鈦0.1%，硼0.02本發(fā)明的優(yōu)點是通過復相組織中馬氏體組織及合金組分提高堆焊熔覆金屬中的強度和硬度；通過復相組織中貝氏體組織提高堆焊熔敷金屬中的韌性，兩者結合促使材料具有良好的強韌性，開辟了高硬度堆焊材料強韌性的強化方式。圖1為本發(fā)明的高硬度堆焊合金熔敷金屬強韌化方法制備的復相組織示意圖。具體實施例方式提高堆焊熔敷金屬的韌性，特別是高硬度堆焊熔敷金屬的韌性是焊接界努力尋求的目標，本發(fā)明的高硬度堆焊合金熔敷金屬強韌化方法，在保持合金體系不變的情況下，通過改變高硬度(〉52HRC)堆焊合金組分和添加微量合金元素，在熔敷金屬組織中同時獲得馬氏體和貝氏體組織，從而提高材料的強韌性。具體采用的方案為高硬度堆焊合金采用自制研發(fā)的ZY-YD245-S埋弧堆焊焊絲獲得，悍絲直徑C3.2mm，填充率為30%，焊接電流400A，焊接電壓30V。堆焊合金化學成份為C:0.30%，Si:0.82%，Mn:1.2%，Cr:5.52%，V:2.5%，Mo:2.1%。堆焊八層，每層四道，搭接量為50%，其組織為馬氏體。具體實施方式如下1、未改變合金成分前，在保持堆焊工藝不變的情況下堆焊四層，每層四道，搭接量為50%，基體組織為100%的馬氏體。2、改變ZY-YD245-S埋弧堆焊焊絲的合金成分，使熔敷金屬中Mn含量為2.2%，其它合金元素不變，在保持堆焊工藝不變的情況下堆焊四層，每層四道，搭接量為50%，在馬氏體的基體上產(chǎn)生了約5%的貝氏體。3、改變ZY-YD245-S埋弧堆焊焊絲的合金成分，使熔敷金屬中Mn含量為2.8%，V:2.0%其它合金元素不變，在保持堆焊工藝不變的情況下堆焊八層，每層四道，搭接量為50%，在馬氏體的基體上產(chǎn)生了約10%的貝氏體。4、改變ZY-YD245-S埋弧堆焊焊絲的合金成分，使熔敷金屬中Mn含量為2.8%,V:2.0%，Mo:3%其它合金元素不變，在保持堆焊工藝不變的情況下堆焊八層，每層四道，搭接量為50%，在馬氏體的基體上產(chǎn)生了15%的貝氏體。5、改變ZY-YD245-S埋弧堆焊焊絲的合金成分，使熔敷金屬中Mn含量為2.8%，Si:0.4%，V:1.89%，Mo:2.7%，同時加入Ti:0.1%，B:0.02%其它合金元素不變，在保持堆焊工藝不變的情況下堆焊八層，每層四道，搭接量為50%，在馬氏體的基體上產(chǎn)生了20%的貝氏體。并用線切割將堆焊熔敷金屬切下，進行沖擊、拉伸及硬度試驗，每組均進行5次試驗，取其平均值。本發(fā)明具體實施例的試驗結果如表1所示，本發(fā)明方法制備的復相組織結構如圖l所示，該圖所示復相組織為馬氏體外加10%貝氏體的復相組織(馬氏體+部分貝氏體)。表1堆焊熔敷金屬性能試驗結果<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>由表可見堆焊熔敷金屬的硬度和強度變化不大，但韌性卻有大幅度的提高馬氏體體積含量為80%，貝氏體體積含量為20%時，其沖擊功約為馬氏體100%的4倍從4J提高到15J，而強度和韌性變化不大，完全滿足夾送輥、助巻輥、深彎輥等高硬度堆焊合金的應用。大幅度的提高堆焊熔敷金屬的韌性，利用復相組織強化法是比微合金、降碳、降硫磷更經(jīng)濟和使用效果更好的方式，特別適用于高硬度的堆焊合金體系。在高硬度堆焊熔敷金屬中利用復相組織結構提高強韌性，將開辟強韌化的新途徑。權利要求1、一種高硬度堆焊合金熔敷金屬強韌化方法，其特征在于，堆焊的合金熔敷金屬為復相組織結構，其步驟為A)在標準大氣壓下，室溫環(huán)境下，零件表面除油除銹，在其上堆敷硬度＞55HRC的熔敷金屬；B)在標準大氣壓下，室溫環(huán)境下，以每小時溫降不大于40℃隨爐冷卻，得成品。2、如權利要求l所述的方法，其特征在于，所述堆焊熔敷金屬的復相組織，是指硬度為〉55HRC的堆焊熔敷金屬中通過改變合金組分得到的以馬氏體為主，貝氏體為輔的復相組織。3、如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述復相組織，以馬氏體組織和貝氏體組織的總體積為100%，貝氏體組織占總體積的520%。4、如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述硬度〉55HRC的堆焊熔敷金屬，為ZY-YD245-S埋弧堆焊焊絲，其合金化學成份為C:0.30%，Si:0.82%,Mn:1.2%,Cr:5.52%，V:2.5%，Mo:2.1。/o。5、如權利要求2或4所述的方法，其特征在于，所述改變合金組分，是指改變高硬度埋弧堆焊焊絲ZY-YD245-S的合金元素，使堆焊熔敷金屬中的錳含量為2.22.8%。6、如權利要求2或4所述的方法，其特征在于，所述改變合金組分，是指改變高硬度埋弧堆焊焊絲ZY-YD245-S的合金元素，使堆焊熔敷金屬中的錳含量為2.22.8%;釩含量為1.892.0%;鉬含量為2.73%。7、如權利要求2或4所述的方法，其特征在于，所述改變合金組分，是指改變高硬度埋弧堆焊焊絲ZY-YD245-S的合金元素，使堆焊熔敷金屬中的錳含量為2.22.8%;釩含量為1.8'92.0%;使鉬含量為2.73%;硅O.42%,添加鈦O.1%，硼O.02%。全文摘要本發(fā)明一種高硬度堆焊合金熔敷金屬強韌化方法，涉及焊接技術，其堆焊的合金熔敷金屬為復相組織結構，其步驟為A)在標準大氣壓下，室溫環(huán)境下，零件表面除油除銹，在其上堆敷硬度＞55HRC的熔敷金屬；B)在標準大氣壓下，室溫環(huán)境下，以每小時溫降不大于40℃隨爐冷卻，得成品。本發(fā)明方法，克服了現(xiàn)有技術存在的缺陷，使堆焊熔敷金屬具有良好的耐磨性和韌性。文檔編號C21D1/18GK101660024SQ20081011897公開日2010年3月3日申請日期2008年8月27日優(yōu)先權日2008年8月27日發(fā)明者劉景鳳,宋世旭,湯春天,沈亞威,川王,王清寶,波白,眭向榮申請人:中冶集團建筑研究總院;中冶焊接科技有限公司