一种高性能热轧辊表面堆焊材料的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于工业材料制造技术领域，是一种堆焊材料。
【背景技术】
[0002]连续铸造中辊子的工作条件比较复杂。工作时承受着机械载荷、热载荷和磨擦载荷。在初轧过程中，热轧辊辊面900?1200°C的钢直接接触，然后又被急速水冷，连续经历着急热和急冷的交变作用，因此，热轧辊的主要破坏形式为热疲劳破坏，即轧辊表面发生龟裂和剥落现象。同时，乳辊因过度磨损而报废也是其主要失效原因之一。因此，乳辊表面常常堆焊一层耐热不锈钢。目前，所使用的堆焊材料的缺点是抗热疲劳性不够、耐磨性不足，使用周期短。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的技术问题是提供一种高性能热轧辊表面堆焊材料，可用于埋弧堆焊药芯焊丝的熔填材料。
[0004]其组成为铁、碳、铬、锰、硅、镍、钼、稀土氧化镧、钒和硼，各种原材料的重量份数比为:
碳 C:0.03 ?0.08 ;
络 Cr:11.6 ?13.2 ;
猛 Mn:0.6 ?0.8 ;
硅 S1:0.4 ?0.56 ;
镲 N1:3.0 ?5.0 ;
钼 Mo:0.7 ?0.9 ;
稀土氧化彌 La2O3:0.2~1 ；
硼 B:0.02-0.05 ；
钒V:1?2 ；
余量为铁Fe ；
各原材料均为100目-150目的粉末，混合制成。
[0005]本发明优选原材料重量比为:
碳0.05-0.07 ；
络12~13 ；
猛0.6-0.8 ；
钼0.7-0.9 ；
硅0.4-0.5 ；
镲3.5 ?4.5 ;
稀土氧化镧 0.4-0.8 ；
硼0.02-0.05 ； ?凡1.2-1.8 ；
余量为铁。
[0006]本发明最佳原材料重量比为:
碳0.05 ;
络12.5;
锰0.78 ；
钼0.81 ；
硅0.5 ;
镲3.90 ；
稀土氧化镧0.6 ；
硼0.03 ；
?凡1.5 ；
余量为铁。
[0007]通过万能拉伸试验机测试材料的强度、塑性，用高温氧化炉测试高温抗氧化性，测试耐蚀性能。
[0008]本发明的有益效果是:强度、塑性高，耐蚀、耐热性好，寿命长。
【附图说明】
[0009]图1 是成分为碳 0.03%，铬 12%，锰 0.6%，钼 0.9%，硅 0.4%，镍3.0%，
稀土(氧化镧)0.6%，钒2%，硼0.02%，余量为铁的堆焊组织金相图片；
图2是成分为成分为碳0.05%，铬12.5%，锰0.78%，钼0.81%，硅0.5%，镍3.9%，稀土 (氧化镧)1%，钒1.2%，硼0.02%，余量为铁堆焊组织金相图片；
图3是成分为碳0.06%，铬13.2%，锰0.8%，钼0.7%，硅0.56%，镍5.0%，稀土 (氧化镧)0.2%，硼0.02%，钒1%，余量为铁的堆焊组织金相图片；
图4是成分为为碳0.06%，铬13.8%，锰0.72%，钼0.83%，硅0.56%，镍4.6%，稀土(氧化镧)0.2%，硼0.03%，钒1%，余量为铁的堆焊组织扫描电镜照片；
图5是成分为碳0.05%，铬12.5%，锰0.78%，钼0.81%，硅0.5%，镍3.9%，稀土 (氧化镧)1%，钒1.2%，硼0.02%，余量为铁堆焊组织的堆焊组织拉伸应力-应变曲线图；
图6是成分为碳0.05%，铬12.5%，锰0.78%，钼0.81%，硅0.5%，镍3.9%，稀土 (氧化镧)1%，钒1.2%，硼0.02%，余量为铁堆焊组织的堆焊组织拉伸断口图；
图7是成分为碳0.03%，铬12%，锰0.6%，钼0.9%，硅0.4%，镍3.0%，稀土
(氧化镧)0.6%，钒2%，硼0.03%，余量为铁的堆焊组织拉伸应力-应变曲线图；
图8是成分为碳0.03%，铬12%，锰0.6%，钼0.9%，硅0.4%，镍3.0%，稀土
(氧化镧)0.6%，钒2%，硼0.03%，余量为铁的堆焊组织拉伸断口扫描电镜照片；
图9是成分为碳0.06%，铬13.2%，锰0.8%，钼0.7%，硅0.56%，镍5.0%，稀土(氧化镧)0.2%，钒1%，硼0.03%，余量为铁的堆焊组织堆焊组织拉伸断口扫描电镜照片； 图 10 是成分为碳 0.06%，铬 13.2%，锰 0.8%，钼 0.7%，硅 0.56%，镍5.0%，
稀土(氧化镧)0.2%，钒1%，硼0.03%，余量为铁的堆焊组织拉伸断口扫描电镜照片。
【具体实施方式】
[0010]实施例1、
取铁粉804.5克、铬粉120克、锰粉6克、钼粉9克、硅粉4克、镍粉30克、稀土 (氧化镧)6克、钒粉20克、碳粉0.3克和硼粉0.2克。按成分配比充分混合，作成药芯焊丝材料。采用埋弧焊工艺在40Cr辊基体上堆焊1~3层堆焊层，堆焊厚度5~8mm，焊接电流:250A ;焊接速度:15m/h。
[0011]实施例2、
取铁粉792.4克、铬粉125克、锰粉7.8克、钼粉8.1克、硅粉5克、镍粉39克、稀土 (氧化镧)10克、钒粉12克、碳粉0.5克和硼粉0.2克。按成分配比充分混合，作成药芯焊丝。采用埋弧焊工艺在40Cr辊基体上堆焊1~3层堆焊层，堆焊厚度5~8mm，焊接电流:250A ;焊接速度:18m/h。
[0012]实施例3、
取铁粉766.5克、铬粉132克、锰粉8克、钼粉7克、硅粉5.6克、镍粉50克、稀土 (氧化镧)20克、钒粉10克、碳粉0.6克和硼粉0.2克。按成分配比充分混合，作成药芯焊丝。采用埋弧焊工艺在40Cr辊基体上堆焊1~3层堆焊层，堆焊厚度5~8mm，焊接电流:350A ;焊接速度:18m/h。
[0013]实施例4、
取铁粉764克、铬粉138克、锰粉7.2克、钼粉8.3克、硅粉5.6克、镍粉46克、稀土 (氧化镧)20克、钒粉10克、碳粉0.6克和硼粉0.3克。按成分配比充分混合，作成药芯焊丝。采用埋弧焊工艺在40Cr辊基体上堆焊1~3层堆焊层，堆焊厚度5~8mm，焊接电流:350A ;焊接速度:18m/h。
[0014]实验例1、
如图1、2、3、4所示是堆焊层数为3层的金相和扫描电镜组织形貌，其中图1为堆焊层全貌，可分为堆焊区、熔化区、热影响区(相变硬化区)和基体四部分。
[0015]图2、图3分别为1.2层与2.3层焊层界面，如图所示堆焊组织内部及焊缝处均无夹杂、裂纹等缺陷，表明设计的堆焊材料的抗焊接裂纹性能良好。
[0016]图4为第三层焊接区高倍马氏体扫描电镜组织照片。
[0017]实验例2、
如图5、6、7所示，堆焊层拉伸的工程应力一应变曲线。从图中可以发现，经历了弹性变形、塑性变形、加工硬化和断裂，并且塑性变形和加工硬化非常明显。在应力一应变曲线都存在着明显的最高点，标志着在达到最大应力即抗拉强度时，金属开始颈缩，并且在颈缩前的均匀塑性变形在整个拉伸变形过程中占主导，颈缩后的集中变形所占比例很小，这说明该堆焊层具有很好的塑性。
[0018]实验例3、
图8、9、10为拉伸断口扫描电镜照片。从图中可见断口中存在大量韧窝，但是由于堆焊时形成了具有一定方向性的组织，所以断口中出现一些垂直于拉伸方向的断裂平台。
[0019]获得这种高力学性能主要原因是由于稀土镧的加入，减少了夹杂并细化组织，同时有N1、Mo等元素，N1、Mo是传统的改善塑性、韧性的最佳元素。
【主权项】
1.一种高性能热轧辊表面堆焊材料，其特征在于:它由铁、碳、铬、锰、硅、镍、钼、稀土镧、钒和硼组成，各种原材料的重量份数比为碳 C:0.03 ?0.08 ;络 Cr:11.6 ?13.2 ;猛 Mn:0.6 ?0.8 ;硅 S1:0.4 ?0.56 ;镲 N1:3.0 ?5.0 ;钼 Mo:0.7 ?0.9 ; 稀土氧化彌 La2O3:0.2~1 ；硼 B:0.02-0.05 ；钒V:1?2 ； 余量为铁Fe ； 各原材料均为100目-150目的粉末，混合制成。
2.根据权利要求1所述的高性能热轧辊表面堆焊材料，其特征在于原材料重量比为: 碳0.05-0.07 ； 络12~13 ； 猛0.6-0.8 ； 钼0.7-0.9 ； 硅0.4-0.5 ； 镲3.5 ?4.5 ; 稀土氧化镧 0.4-0.8 ； 硼0.02-0.05 ； ?凡1.2-1.8 ； 余量为铁。
3.根据权利要求1所述的高性能热轧辊表面堆焊材料，其特征在于原材料重量比为:碳0.05 ; 络12.5; 锰0.78 ； 钼0.81 ； 硅0.5 ; 镲3.90 ； 稀土氧化镧0.6 ； 硼0.03 ； ?凡1.5 ； 余量为铁。
【专利摘要】一种高性能热轧辊表面堆焊材料，属于工业材料制造技术领域，由铁、碳、铬、锰、硅、镍、钼、稀土镧、钒和硼按比例混合制成。本发明的有益效果是：强度、塑性高，耐蚀、耐热性好，寿命长。
【IPC分类】B23K35-30
【公开号】CN104607820
【申请号】CN201410727531
【发明人】陈华, 周慧敏, 邹阳
【申请人】长春工业大学
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2014年12月4日