专利名称：一种耐磨且抗疲劳堆焊焊条的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种堆焊焊条，特别是涉及一种耐磨抗疲劳堆焊焊条。
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，我国主要使用牌号按照投入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(专利号89209854.6)、中国专利(专利号94112743.5)和中国专利(专利号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-Ni-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％，Mn＜15-1％7，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和Mo等贵重元素，生产成本高，影响推广使用。
发明内容
为了克服现有的焊条生产成本高、影响推广等不足，本发明提供一种耐磨抗疲劳堆焊焊条，这种耐磨抗疲劳堆焊焊条具有优异的加工硬化能力，可显著延长磨损和疲劳零部件修复后的使用寿命。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是这种耐磨抗疲劳堆焊焊条药皮的成分及重量百分比分别为大理石10-20％，萤石5-10％，石英2-4％，钛矿5-10％，白土子2-4％，氮化铬铁10-25％，金属锰20-30％，氮化锰铁10-20％，钨铁5-10％，稀土镁铁合金1-3％；用水玻璃做为粘结剂。堆焊熔覆层材料的化学成分为Mn 15-17％，Cr 4-6％，W 2-4％，N 0.08-0.20％，C0.2-0.4％，Re少量，杂质总量＜0.1％，其余为铁。利用这种焊条堆焊时，应采用直流电焊机并且电焊条作为负极。获得的堆焊熔覆层为硬度220-260HB的单相奥氏体组织，其具有优异的加工硬化能力，表现出优异的抗接触疲劳性能和耐磨性能，可显著延长磨损和疲劳零部件修复后的使用寿命。
本发明的有益效果是该发明采用H08Mn或H08MnA焊丝作为焊芯，其余的合金元素Cr、Mn、W、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，溶化系数大，载流能力大，脱渣性好。而且其成本适中，焙敷效率高，焊接时无药皮发红开裂现象。
具体实施例方式 实施例 本发明制备出的这种耐磨抗疲劳堆焊焊条，它是以H08Mn作为焊丝，药皮的配方是wt％大理石15％，萤石7％，石英3％，钛矿6％，白土子2％，氮化铬铁20％，氮化锰铁15％，金属锰22％，钨铁6％，稀土4％。用此焊条堆焊所获得的堆焊层材料的化学成分为C 0.31％，Cr 4.8％，Mn 17.1％，W 1.5％，N 0.12％，Re 0.1％，其余为铁和少量杂质。用这种焊条对已经产生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悍后处理，在现场直接施焊，堆焊效果良好。堆焊层组织细致无气孔和夹杂，堆焊层硬度为255HB。
近年来，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堆焊焊条。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，根据氮含量要求，其含量应为4-6％；锰是奥氏体化元素，足够的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15-17％；钨是为进一步提高堆焊层耐磨性能而加入的合金元素。2007年11月2日英国《Science》杂志报道了一项最新研究发现大直径原子是提高材料耐磨性最好的合金化元素。到目前为止钢铁材料常用的合金化元素中，原子直径最大的合金化原子就是钨，因此，这里选择钨做为进一步提高堆焊层耐磨性的元素，考虑成本因素，选择钨的加入量为2-4％。碳是有效提高熔覆层强度和加工硬度能力的元素，但其含量不易过多，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；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。
权利要求
1.一种耐磨且抗疲劳堆焊焊条，焊芯为H08Mn或H08MnA焊丝，其特征是
a.焊条药皮的成分为wt％大理石10-20％，萤石5-10％，石英2-4％，钛矿5-10％，白土子2-4％，氮化铬铁10-25％，金属锰20-30％，氮化锰铁10-20％，钨铁5-10％，稀土镁铁合金1-3％；用水玻璃做为粘结剂；
b.堆焊熔覆层材料的化学成分为wt％Mn 15-17％，Cr 4-6％，W 2-4％，N 0.08-0.20％，C 0.2-0.4％，Re少量，杂质总量＜0.1％，其余为铁；
c.使用该焊条堆焊时，应采用直流电焊机并且以电焊条作为负极；
d.获得的堆焊熔覆层为硬度220-260HB的单相奥氏体组织，其具有优异的加工硬化能力，并且表现出优异的抗接触疲劳性能和耐磨性能，可显著延长磨损和疲劳零部件修复后的使用寿命。
全文摘要
本发明公开一种耐磨且抗疲劳堆焊焊条，焊芯为H08Mn或H08MnA焊丝，其特征是焊条药皮的成分为wt％大理石10-20％，萤石5-10％，石英2-4％，钛矿5-10％，白土子2-4％，氮化铬铁10-25％，金属锰20-30％，氮化锰铁10-20％，钨铁5-10％，稀土镁铁合金1-3％；用水玻璃做为粘结剂。堆焊熔覆层材料的化学成分为wt％Mn15-17％，Cr4-6％，W2-4％，N0.08-0.20％，C0.2-0.4％，Re少量，杂质总量＜0.1％，其余为铁。使用这种焊条堆焊时，应采用直流电焊机并且电焊条作为负极。获得的堆焊熔覆层为硬度220-260HB的单相奥氏体组织，其具有优异的加工硬化能力，并且表现出优异的抗滚动接触疲劳性能和耐磨性能，可显著延长磨损和疲劳零部件修复后的使用寿命。
文档编号B23K35/36GK101274395SQ200810054820
公开日2008年10月1日 申请日期2008年4月18日 优先权日2008年4月18日
发明者张福成, 博 吕, 明 张, 王天生 申请人:燕山大学