一种高硬度冷、热轧辊的精密堆焊方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及精密焊接技术领域，尤其涉及一种使用硬度要求多60HRC的高硬度冷乳辊、热连乳功能辊(含模具)为代表的耐磨件堆焊修复和复合制造的高硬度冷、热乳辊的精密堆焊方法。
【背景技术】
[0002]近代具有高辊(模)面使用硬度要求的耐磨件日益增多。如:带钢、不锈钢；铝、铜、钛板材的可逆式乳机冷乳工作辊，平整、矫直等功能辊；60-100kg级高强度钢板热连乳卷取机助卷辊、夹送辊等功能辊。模具类则包括冷挤压、热挤压的工模具，如旋压模、挤压模等。
[0003]随着近代乳制技术日益向高乳制强度，高速化、高温化(热连乳)，高乳材表面质量方向发展，上述耐磨件使用工况更趋恶劣。除要求堆焊层多60HRC的高硬度高韧性匹配和焊接性外，对熔敷金属的显微组织、晶粒度和宏观硬度不均匀性等均提出更高的要求，包括能实现较大厚度的埋弧堆焊。
[0004]现实情况是:虽不乏上述耐磨件堆焊材料和工艺的研究及应用报道，但实际堆焊层硬度多在< 60HRC范围。不过近年来，专门针对多60HRC高硬度冷乳工作辊堆焊材料的研究也开始活跃于国内研究院所。其中，CN101722383 A专利含Co药芯焊丝堆焊冷乳工作辊，即是所取得的重要研究和应用成果之一。
[0005]上述可知，有必要对现有技术作进一步改进。
【发明内容】
[0006]针对以上问题，本发明提供了一种构思合理，操作流程简单，既能满足冷乳辊，也能满足高强度钢板热连乳功能辊的硬面堆焊修复或复合制造，具有高可靠性、质量再现性的高硬度冷、热乳辊的精密堆焊方法。
[0007]本发明是通过以下技术方案实现的:
[0008]上述的一种高硬度冷、热乳辊的精密堆焊方法，其特征在于，所述精密堆焊方法具体包括以下步骤:
[0009](I)盖面层堆焊合金，即选择模具钢熔敷金属成分，以制得冷乳辊辊面的硬度彡60HRC堆焊合金备用；
[0010](2)过渡层堆焊合金，即将上述步骤(I)堆焊后合金产物的盖面层上熔敷金属成分后备用；
[0011](3)低热输入堆焊，即将上述步骤(2)堆焊后的合金产物在彡280°C的预热和层间温度下堆焊；
[0012](4)回火，即将上述步骤(3)堆焊后的合金产物进行高温回火，对韧性要求更高的冷乳工作辊，进行二次高温回火，以最终获得细晶组织。
[0013]所述高硬度冷、热乳辊的精密堆焊方法，其中:所述步骤(I)盖面层堆焊合金中熔敷金属成分的质量百分比为碳0.4-1.0，铬2.0-6.0，硅1.0-1.5，锰1.0-2.0，钒0.2-1.0，钨6.0-10.0，钼 0.5-1.5，余量彡 1.5 的铁。
[0014]所述高硬度冷、热乳辊的精密堆焊方法，其中:所述步骤(2)过渡层堆焊合金中熔敷金属成分的质量百分比为碳0.1-0.4，铬2.0-6.0，硅0.4-0.8，锰1.0-2.0，钒0.1-0.6，钼0.5-1.8，钨、镍、硼、钛< 1.5，余量为铁。
[0015]所述高硬度冷、热乳辊的精密堆焊方法，其中:所述步骤(3)低热输入堆焊的焊接电压为23-25V，焊接电流为320-350A。
[0016]所述高硬度冷、热乳辊的精密堆焊方法，其中:所述步骤(4)高温回火的回火温度为 600。。。
[0017]所述高硬度冷、热乳辊的精密堆焊方法，其中:所述步骤⑷高温回火后获得的是宏观硬度不均匀性< ±1.5HRC，晶粒度为10-11级的细晶组织。
[0018]有益效果:
[0019]本发明构思合理，操作流程简单，既能满足冷乳辊，也能满足高强度钢板热连乳功能辊的硬面堆焊修复或复合制造，使用寿命普遍提高1-1.5倍，具有高可靠性、质量再现性。其中，堆焊层使用硬度可达60-65HRC，硬度不均匀性< ±1.5HRC，显微组织回火马氏体+弥散碳化物等，晶粒度10-11级，使用厚度可达15mm。本发明除满足多60HRC高硬度冷乳工作辊外，同时兼顾热连乳功能辊堆焊需要的高韧性埋弧堆焊材料。
[0020]本发明的优点具体体现在以下几方面:
[0021](I)盖面层堆焊合金即能满足多60HRC冷乳辊辊面，又兼顾热连乳辊辊面耐磨、抗粘钢性、耐冷热疲劳和高温回火组织稳定性堆焊需要。
[0022](2)过渡层堆焊合金的合金成分、显微组织具有相适应性，通过合理的基材堆焊层硬度梯度设计，可避免应力作用下堆焊层剥落；
[0023](3)低热输入堆焊能有效抑制堆焊层熔敷金属粗晶化倾向，避免冷热裂纹，并为焊后回火细化晶粒创造条件；
[0024](4)高温回火可进一步改善枝状晶组织，促使残余奥氏体转变，碳化物等的析出和弥散化程度更充分和完全，获得10-11级晶粒度的细晶组织，宏观硬度不均匀性< ±1.MlRC0
【具体实施方式】
[0025]本发明高硬度冷、热乳辊的精密堆焊方法，具体包括以下步骤:
[0026](I)盖面层堆焊合金
[0027]即选择模具钢熔敷金属成分，以制得冷乳辊辊面的硬度多60HRC堆焊合金备用，熔敷金属成分的质量百分比为碳0.4-1.0，铬2.0-6.0，硅1.0-1.5，锰1.0-2.0，钒0.2-1.0，钨 6.0-10.0，钼 0.5-1.5，余量彡 1.5 ；
[0028](2)过渡层堆焊合金
[0029]即将上述步骤(I)堆焊后的合金产物的盖面层上熔敷金属成分后备用，熔敷金属成分的质量百分比为碳0.1-0.4，铬2.0-6.0，硅0.4-0.8，锰1.0-2.0，钒0.1-0.6，钼0.5-1.8，其他钨、镍、硼、钛等< 1.5，余量为铁；
[0030](3)低热输入堆焊
[0031]即将上述步骤(2)堆焊后的合金产物进行低热输入堆焊，即在彡280°C的预热和层间温度下堆焊，控制堆焊的焊接电压23-25V，焊接电流320-350A ;
[0032](4)回火
[0033]即将上述步骤(3)经堆焊后的合金产物进行600°C左右的高温回火，对韧性要求更高的冷乳工作辊，则需要二次高温回火，以最终获得宏观硬度不均匀性< ±1.5HRC，10-11级晶粒度的细晶组织。
[0034]下面结合具体实施例对本发明作进一步描述:
[0035]实施例1
[0036]冷乳不锈钢可逆式乳机冷乳工作辊的堆焊复合制造
[0037]材质:9Cr2Mo，尺寸0 155X620，使用直径0 130-(2 155。选择经调质处理的42CrMo辊坯进行堆焊复合制造。其盖面层堆焊药芯焊丝熔敷金属成分取本发明的上限值，焊丝直径0 2.8，焊接电压23-24V、电流320-330A ;焊后经二次高温回火后堆焊层使用硬度为 61-65HRC。
[0038]实施例2:
[0039]火箭壳体旋压模模面的预处理堆焊强化
[0040]材质:9Cr2Mo，尺寸0 1200X2100 ;要求2100mm全模面堆焊预处理强化，使用硬度58-62HRC，硬化层使用厚度7mm。模面盖面层堆焊药芯焊丝熔敷金属为本发明的下限值，焊丝直径C 3.2，焊接电压25-26V、电流350-360A ;焊后经I次高温回火后使用硬度为59-62HRC。
[0041]实施例3:
[0042]60-100kg高强度钢板热连乳卷取助卷辊、夹送辊硬面堆焊修复。
[0043]材质:50CrMo，尺寸0 380 X 2300，硬化层使用厚度7mm。盖面层堆焊药芯焊丝熔敷金属为本发明的下限值，焊丝直径0 3.2，焊接电压25-26V、电流350-360A;焊后经I次高温回火后使用硬度为59-62HRC。
[0044]本发明高硬度冷、热乳辊的精密堆焊方法步骤简单、合理，能满足高强度钢板热连乳功能辊的硬面堆焊修复或复合制造，使用寿命普遍提高1-1.5倍；为堆焊企业提供了一种在现场堆焊生产条件下，耐磨件具有高可靠性、质量再现性的堆焊技术集成的途径和案例，适于推广与应用。
【主权项】
1.一种高硬度冷、热乳辊的精密堆焊方法，其特征在于，所述精密堆焊方法具体包括以下步骤: (1)盖面层堆焊合金 即选择模具钢熔敷金属成分，以制得冷乳辊辊面的硬度多60HRC堆焊合金备用； (2)过渡层堆焊合金 即将上述步骤(I)堆焊后合金产物的盖面层上熔敷金属成分后备用； (3)低热输入堆焊 即将上述步骤(2)堆焊后的合金产物在多280°C的预热和层间温度下堆焊； (4)回火 即将上述步骤(3)堆焊后的合金产物进行高温回火，对韧性要求更高的冷乳工作辊，进行二次高温回火。2.如权利要求1所述的高硬度冷、热乳辊的精密堆焊方法，其特征在于:所述步骤(I)盖面层堆焊合金中熔敷金属成分的质量百分比为碳0.4-1.0，铬2.0-6.0，硅1.0-1.5，锰1.0-2.0，钒 0.2-1.0，钨 6.0-10.0，钼 0.5-1.5，余量彡 1.5 的铁。3.如权利要求1所述的高硬度冷、热乳辊的精密堆焊方法，其特征在于:所述步骤(2)过渡层堆焊合金中熔敷金属成分的质量百分比为碳0.1-0.4，铬2.0-6.0，硅0.4-0.8，锰1.0-2.0，钒0.1-0.6，钼0.5-1.8，钨、镍、硼、钛彡1.5，余量为铁。4.如权利要求1所述的高硬度冷、热乳辊的精密堆焊方法，其特征在于:所述步骤(3)低热输入堆焊的焊接电压为23-25V，焊接电流为320-350A。5.如权利要求1所述的高硬度冷、热乳辊的精密堆焊方法，其特征在于:所述步骤(4)高温回火的回火温度为600 0C。6.如权利要求1所述的高硬度冷、热乳辊的精密堆焊方法，其特征在于:所述步骤(4)高温回火后获得的是宏观硬度不均匀性< ±1.5HRC，晶粒度为10-11级的细晶组织。
【专利摘要】本发明涉及一种高硬度冷、热轧辊的精密堆焊方法，其包括(1)选择模具钢熔敷金属成分，以制得冷轧辊辊面的硬度≥60HRC堆焊合金备用；(2)将上述步骤(1)堆焊后合金产物的盖面层上熔敷金属成分后备用；(3)将上述步骤(2)堆焊后的合金产物在≥280℃的预热和层间温度下堆焊；(4)将上述步骤(3)堆焊后的合金产物进行高温回火，对韧性要求更高的冷轧工作辊，进行二次高温回火。本发明构思合理，操作流程简单，既能满足冷轧辊，也能满足高强度钢板热连轧功能辊的硬面堆焊修复或复合制造，具有高可靠性、质量再现性。
【IPC分类】B23K9/04, B23K35/30, C21D1/06
【公开号】CN105081521
【申请号】CN201510521922
【发明人】段立人, 杨震, 赵尔旭, 俄家齐, 宋庆, 刘宏威, 陈卓
【申请人】湖北万安通复合再制造科技有限公司
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2015年8月22日