专利名称：碳化钛陶瓷增强高铬铸铁明弧自保护药芯焊丝的制作方法
技术领域：
本发明属于材料科学与工程领域。
背景技术：
高铬铸铁以优良的抗低应力磨粒磨损性能和低廉的价格，使其在冶金机械、矿山机械和煤炭机械等领域用于制造水泥磨辊、大型磨盘、磨煤辊等耐磨零部件得到广泛应用。高铬铸铁等耐磨零件经过一段时间使用后由于表面过渡磨损而报废。报废的高铬铸铁零部件可以采用堆焊的方式进行修复，恢复其形状与尺寸，并获得更优异的性能后重新使用；或通过堆焊绿色再制造形成性能优异、价格低廉的复合双金属零部件。特别是药芯焊丝自动焊接技术的快速发展，使堆焊效率大大提高。因此，采用堆焊方法不仅简化其制造工艺，而且还能提高其使用寿命。当高铬铸铁堆焊金属组织为过共晶组织时，由于碳含量及铬含量都比较高，在堆焊凝固组织中析出大量初生碳化物及共晶碳化物，使堆焊金属的硬度大大增加。在2009年6月24日中国发明专利公报上公开了一种“用于复合双金属大型特种耐磨件再制造用的堆焊药芯焊丝”(专利号ZL200610102283.6)，其主要内容是堆焊药芯焊丝的化学成分为(wt%)高碳铬铁45 - 55，高碳锰铁1 一 4，硅铁4 一 6，钒铁1 一 4，钼铁1 一 4，稀土氧化物2 — 5，石墨10 - 20，铌铁1 一 4，铬粉5 — 8，硼铁1 一 2，萤石4 一 6，铝、镁粉2 — 5，外皮采用低碳钢带。采用明弧焊方法，在硬M4合金铸铁或65Mn钢母材上堆焊上述药芯焊丝制造成特种耐磨件；或在报废的耐磨件上进行堆焊，恢复其尺寸和性能。在高应力磨料磨损和冲击作用不太强的碰撞磨损工况条件下堆焊金属具有较高的耐磨性(HRC60-67)。但表面易出现剥落现象。
发明内容
本发明的目的在于提供一种使用方便、硬度高、耐磨性好、不易剥落的碳化钛陶瓷增强高铬铸铁明弧自保护药芯焊丝。本发明的药芯焊丝，其药芯化学成分的重量百分比为(wt%):高碳铬铁60 70、高碳锰铁1 2、硅铁1 3、钒铁1 3、钼铁1 3、碳化钛2 8、石墨15 25、铝/镁粉 1 2;其外层包皮为低碳钢带。本发明的药芯焊丝的制备方法 1、对部分原料进行钝化处理
a、将硅铁粉末加热，在700 750°C保温1小时，
b、将高碳铬铁粉末加热，在550 600°C保温1小时，
c、将高碳锰铁粉末加热，在300 350°C保温1小时。2、将上述药芯的各种原料放入混料机进行充分混合。3、采用药芯焊丝生产设备，药粉填充率为37 45%，经拉丝机2 5次拉拔成外径为F4的药芯焊丝。
控制较高的含碳量和含铬量，并加入适量的锰、硅等合金元素，能生成大量的M7C3 型初生碳化物，保证堆焊金属具有较高的硬度和耐磨性；添加钼、钒可以细化晶粒，提高堆焊金属的塑、韧性；在堆焊金属中TiC呈细小、弥散状态分布，并且具有比M7C3型初生碳化物更高的硬度，添加适量的TiC陶瓷颗粒，还可以成为M7C3型初生碳化物的非自发形核核心， 从而细化了 M7C3型初生碳化物，得到了由细小的MC型(TiC)和M7C3型混合初生碳化物组成的堆焊金属组织，从而提高堆焊金属的抗剥落性能。本发明与现有技术相比具有如下优点在焊前不预热、焊后不进行热处理的情况下可以进行堆焊，现场使用非常方便；采用这种堆焊药芯焊丝进行堆焊可以使堆焊金属的硬度达到HRC63 67，具有较高的耐磨性，不易剥落；大型高铬铸铁耐磨件的使用寿命是采用整体制造工件的2 — 4倍。
具体实施例方式实施例1
取高碳铬铁70kg、高碳锰铁2kg、硅铁3kg、钒铁3kg、钼铁3kg、碳化钛2kg、石墨15kg、 铝/镁粉2kg及低碳钢钢带。先对硅铁、高碳铬铁和高碳锰铁进行钝化处理，即将硅铁粉末加热，在700°C保温1小时；将高碳铬铁粉末加热，在550°C保温1小时；将高碳锰铁粉末加热，在300°C保温1小时。将上述药芯的各种原料放入混料机进行充分混合，采用药芯焊丝生产设备，药粉填充率为37%，经拉丝机2次拉拔成外径为F4的药芯焊丝。其堆焊金属的硬度为HRC63。实施例2:
取高碳铬铁66kg、高碳锰铁2kg、硅铁2kg、钒铁1kg、钼铁3kg、碳化钛5kg、石墨20kg、 铝/镁粉Ikg及低碳钢钢带。先对硅铁、高碳铬铁和高碳锰铁进行钝化处理，即将硅铁粉末加热，在730°C保温1小时；将高碳铬铁粉末加热，在570°C保温1小时；将高碳锰铁粉末加热，在320°C保温1小时。将上述药芯的各种原料放入混料机进行充分混合，采用药芯焊丝生产设备，药粉填充率为40%，经拉丝机4次拉拔成外径为F4的药芯焊丝。其堆焊金属的硬度为HRC65。实施例3:
取高碳铬铁60kg、高碳锰铁1kg、硅铁1kg、钒铁2kg、钼铁2kg、碳化钛8kg、石墨25kg、 铝/镁粉Ikg及低碳钢钢带。先对硅铁、高碳铬铁和高碳锰铁进行钝化处理，即将硅铁粉末加热，在750°C保温1小时；将高碳铬铁粉末加热，在600°C保温1小时；将高碳锰铁粉末加热，在350°C保温1小时。将上述药芯的各种原料放入混料机进行充分混合，采用药芯焊丝生产设备，药粉填充率为45%，经拉丝机5次拉拔成外径为F4的药芯焊丝。其堆焊金属的硬度为HRC67。
权利要求
1.一种碳化钛陶瓷增强高铬铸铁明弧自保护药芯焊丝，其特征在于其药芯化学成分的重量百分比为wt% 高碳铬铁60 70、高碳锰铁1 2、硅铁1 3、钒铁1 3、钼铁1 3、TiC 2 8、石墨15 25、铝/镁粉1 2，外层包皮为低碳钢带。
2.根据权利要求1所述的一种碳化钛陶瓷增强高铬铸铁明弧自保护药芯焊丝，其特征在于药粉填充率为37 45%。
全文摘要
一种碳化钛陶瓷增强高铬铸铁明弧自保护药芯焊丝，其化学成分为(wt%)高碳铬铁60～70、高碳锰铁1～2、硅铁1～3、钒铁1～3、钼铁1～3、TiC2～8、石墨15～25、铝/镁粉1～2，外层包皮为低碳钢带。采用药芯焊丝生产设备，药粉填充率为37～45%，经拉丝机2～5次拉拔成外径为F4的药芯焊丝。本发明的药芯焊丝在焊前不预热、焊后不进行热处理的情况下可以进行堆焊，现场使用非常方便；采用这种堆焊药芯焊丝进行堆焊可以使堆焊金属的硬度达到HRC63～67，具有较高的耐磨性，不易剥落；大型高铬铸铁耐磨件的使用寿命是采用整体制造工件的2－4倍。
文档编号B23K35/30GK102248325SQ201110201549
公开日2011年11月23日 申请日期2011年7月19日 优先权日2011年7月19日
发明者周野飞, 杨庆祥, 杨育林, 齐效文 申请人:燕山大学