专利名称：铁路辙叉专用含氮焊条的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于焊接的焊条，特别是涉及一种铁路辙叉专用含氮焊条。
背景技术：
铁路辙叉的主要破坏形式是叉芯位置的疲劳剥落和磨损，其修复办法是现场进行补焊。目前在铁路辙叉补焊和修复使用的堆焊焊条主要有高锰钢系、Cr-Ni-Mo系、Mn-Cr系和Cr-Mn-N系等等。其中，我国主要使用牌号安使用的由先到后的时间顺序有堆256、堆266、堆276/277和KD286等高锰钢系列堆焊焊条。目前我国应用最广的是KD286，其熔覆层的材料的化学成分为C＜0.3，Mn20-25，Mo1-2，Cr0.5-1.0。除此以外，还有一些公开的专利技术，例如中国专利89209854.6、中国专利94112743.5和中国专利95110760.7等，它们也都属于高锰钢系堆焊焊条。美国及西欧一些国家主要使用Cr-Mn-Mo系和Mn-Cr系焊条。日本则使用一种含有氮的Mn-Cr-N系焊条，其熔覆层的化学成分为C＜0.14，Mn15-17，Cr14-16，Ni2-3，N0.05-0.15。这些焊条使用效果较好，但由于它们都含有大量的Cr，Ni，Mo贵重等元素，生产成本高，影响推广使用。
发明内容
为了克服现有的铁路辙叉补焊和修复使用的堆焊焊条的上述不足，本发明提供一种铁路辙叉专用含氮堆焊焊条，该堆焊焊条焊前不用预热焊后不用热处理，电弧稳定，焊接性能好。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是(1)焊芯为H08Mn或H08MnA焊丝；(2)药皮的成分及重量百分比分别为大理石15-30％，萤石5-20％，石英1-6％，钛矿5-10％，白土子1-5％，氮化铬铁20-50％，氮化锰铁20-40％，金属锰30-50％，钒铁2-8％，稀土3-6％，并在上述配方的基础上，加入20-30％的水玻璃作为粘结剂；(3)堆焊熔覆层材料的化学成分为Mn18-20，Cr6-8，N0.03-0.15，C0.2-0.4，V0.05-0.20，Re0.1-0.3，其余为铁和总量＜0.5的杂质。
本发明的有益效果是该发明采用H08Mn焊丝作为焊芯，其余的合金元素Cr、Mn、N和V等完全由药皮过渡。为了提高合金元素由药皮向熔覆层的过渡系数，增加焊接熔覆层的抗裂性和冲击韧性，选用大理石-萤石渣系碱性低氢型药皮，药皮的碱度为2.0-4.0，药皮的重量系数选为0.4-0.6。焊接时采用直流反接，焊前不用预热焊后不用热处理。焊条的工艺性能良好，电弧稳定性优良，电弧吹力较大，飞溅一般，熔化系数大，载流能力大，脱渣性好，焊缝成型好。而且其成本适中，焙敷效率高，焊接时无药皮发红开裂现象。
近年来，众多研究表明，氮作为合金元素加入钢中可有效提高钢的抗接触疲劳性能，同时，氮可有效提高奥氏体钢的加工硬化能力。因此，氮是最为理想的辙叉补焊材料的合金化元素。本发明的主要目的就是利用这一原理，将氮加入到焊条的药皮中获得一种性能优异的铁路辙叉的补焊焊条。其中的铬一方面是提高熔覆层的强度，另一方面它可有效地固溶氮原子，根据我们设计的氮含量要求，其含量应为6-8％；锰是奥氏体化元素，足够地锰可使熔覆层获得稳定的奥氏体组织，根据Fe-Mn-Cr相图，其含量应在18-20％；碳是有效提高熔覆层强度和加工硬化能力地元素，但其含量不宜过多，以防止在焊接过程中碳化物的析出，含量在0.2-0.4％较为适宜；钒也是一种有效提高材料强度和抗疲劳破坏的合金化元素，在这里其含量在0.05-0.20％为宜。稀土可有效地改善熔覆层中的夹杂物的分布状态，细化熔覆层组织。
试验表明，本发明铁路辙叉专用含氮焊条堆焊熔覆层耐磨和抗疲劳性能，比目前我国广泛使用的KD286堆焊焊条提高1倍以上。在实际使用中收到很好的使用效果。
具体实施例方式
本发明制备出的这种铁路辙叉专用含氮焊条，它是以H08Mn作为焊丝，药皮的配方是大理石20％，萤石10％，石英2％，钛矿6％，白土子2％，氮化铬铁25％，氮化锰铁20％，金属锰30％，钒铁3％，稀土4％。并在上述配方的基础上，加入25％的水玻璃作为粘结剂。用此焊条堆焊所获得的堆焊层材料的化学成分为C0.31，Cr6.8，Mn19.1，N0.12，V0.11，Re0.1。用这种焊条对已疲劳磨损的铁路辙叉进行补焊修复，堆焊时焊接前不用预热焊后不用热处理，在现场直接施焊，堆焊效果良好，堆焊层组织致密无气孔和夹杂。在实际使用中此堆焊层的抗接触疲劳使用寿命比KD286堆焊层提高50％以上，收到很好的使用效果。
权利要求
1.一种铁路辙叉专用含氮焊条，其焊芯为H08Mn或H08MnA焊丝，其特征是a.药皮的成分及重量百分比分别为大理石15-30％，萤石5-20％，石英1-6％，钛矿5-10％，白土子1-5％，氮化铬铁20-50％，氮化锰铁20-40％，金属锰30-50％，钒铁2-8％，稀土3-6％，并在上述配方的基础上，加入20-30％的水玻璃作为粘结剂；b.堆焊熔覆层的成分及重量百分比分别为Mn18-20，Cr6-8，N0.03-0.15，C0.2-0.4，V0.05-0.2，Re0.1-0.3，其余为铁和总量＜0.5的杂质。
全文摘要
一种铁路辙叉专用含氮焊条，焊芯为H08Mn或H08MnA，焊条药皮的成分及重量百分比分别为大理石15－30％，萤石5－20％，石英1－6％，钛矿5－10％，白土子1－5％，氮化铬铁20－50％，氮化锰铁10－20％，金属锰20－40％，钒铁2－8％，稀土3－6％，并在上述配方的基础上，加入20－30％的水玻璃。堆焊熔覆层材料的化学成分为Mn18－20，Cr6－8，N0.03－0.15，C0.2－0.4，V0.05－0.20，Re少量，其余为铁和总量＜0.5的杂质。获得的堆焊熔覆层具有优异的抗接触疲劳性能和耐磨性能，其焊接性能极佳，可显著延长辙叉修复后的使用寿命。
文档编号B23K35/22GK1490121SQ0312876
公开日2004年4月21日 申请日期2003年5月9日 优先权日2003年5月9日
发明者张福成 申请人:燕山大学