高硬度焊丝 [技术领域]
本发明涉及用于钢铁行业备件修复的焊丝技术领域，具体地说是一种高硬度的焊丝。
[背景技术]
所述的焊丝广泛应用于制造多种用途的碳钢和低合金钢的重要焊接金属结构和零件。焊丝的主要结构形式是实芯截面的活性丝条或者是粉状丝条，其芯部都由合金成分和其他成分的混合物组成。对用这些焊丝完成的焊缝有一系列的要求。这些焊缝应该具有密实的宏观结构，绝无裂缝，气孔，咬边，堆积和其他缺陷。还要求焊缝的机械性能，如极限强度，屈服极限，冲击韧性等，不低于焊接结构主要金属的基本指标。
如已知实芯截面焊条的成分(苏联发明证书664797)有以下组分组成(质量％)：
碳 0.03-0.25
锰 0.8-2.2
硅 0.7-2.2
铬 0.03-1.0
镍 0.03-0.45
锆 0.05-0.3
钙 0.001-0.02
铜 0.05-0.6
钼 0.01-0.5
铁 余量
焊丝的这种成份可以实现碳钢和低合金钢的焊接并保证提高焊缝的防锈稳定性和冷态稳定性。但是使用已知成分的焊丝所得到的焊缝的机械性能不能满足所提出的要求，特别是硬度HRC值＜60且会产生裂纹。
[发明内容]
本发明的根本目的是建立一种高硬度焊丝，它能保证所得焊缝具有足够的机械指标，尤其是硬度要在HRC60以上，从而能满足对钢铁行业备件修复的要求。
本发明目地的达到在于提出了这样的焊丝成分，它含有碳、铬、锰、硅、钨、钼、钒和铁，上述组分的含量按下列比例(质量％)：
碳 0.9-1.0
铬 7-8
锰 0.5-0.8
硅 0.3-0.5
钨 7-8
钼 2.5-3.5
钒 1.0-1.5
其它 ≤3
铁 其余
在焊丝成分中含有0.9-1.0％质量的碳并配之以所选的锰、硅和铬的量保证了焊缝金属所必需的强度。在焊丝成分中投入小于0.9％质量的碳不能得到具有所要求的强度性能的焊缝，因为不能保证在焊缝金属中有必需的碳含量。碳含量超过1.0％质量也是不合适的，因为会在焊缝中形成热裂缝。
在焊丝成分中存在上述数量的锰、硅和铬，即相应为0.5-0.8；0.3-0.5和7-8％重量，能保证焊缝有密实的宏观结构而没有裂缝，气孔，咬边，堆积和其他缺陷。这些元素在焊丝成分中的含量低于下限是不能保证焊缝有密实的宏观结构。上述元素的含量增加到超过上限时引起焊缝金属的脆化并出现其化学不均匀性。
在焊丝成分中含有7-8％质量的钨，能提高了敷焊层的耐冲蚀磨损能力，使堆焊层中硬质颗粒不易脱落，从而使该焊丝所形成的耐磨堆焊层的整体耐磨性得到很大的提高。
在焊丝成分中存在所选量的钼、钒，即相应为2.5-3.5和1.0-1.5％重量，能与其他成分形成奥氏体基体以及弥散于奥氏体晶内或晶界的碳化物，同时，合金钼、钒还可以细化晶粒，从而使堆焊金属在一定条件下提高硬度、韧性、抗冲击磨损能力和抗裂性。
用所建议的焊丝成分所得到的焊缝以密实的宏观结构为特点没有裂缝，气孔，咬边，堆积和其他缺陷。使用所建议的高硬度焊丝成分还能提高焊缝的硬度特性指数。
所建议的焊丝成分主要可以用于如高精度耐磨衬板、钢铁行业轧辊等钢铁行业备件的修复并还可用于在船舶制造、汽车制造、化工机械的制造等需要焊接金属结构的领域。所建议的高硬度焊丝成分可以用来代替已知实芯截面焊条在保护气体(二氧化碳、活性气体的混合物，氩基气体的混合物)中的进行焊接。用所建议的高硬度焊丝成分还可以在二氧化碳气体中焊接时用来取代粉状焊丝。
该焊丝成分的生产方法不要求复杂的、昂贵的设备和使用稀有而昂贵的材料。
得到该焊丝成分的方法在工艺方面是简单的，并以下列方式来实现：成分可以在转炉，电炉和平炉中得到。为此要把原始的组分按要求的数量装入炼钢设备，熔化，维持所要求的时间。然后注入钢水包和铸模。金属铸成钢锭，并扎成线条。
从得到的成分中生产直径5.5-6.5mm的线条在工艺上是没有困难的。线条的机械性能如下：极限强度不大于740MPa，相对收缩量不小于48％。
从线条中制造焊丝可以先把线条冷拔到0.8mm以上，随后镀铜或不镀铜。所得的焊丝极限强度达830-1320MPa。
[具体实施例]
熔炼以下焊丝成分(质量％)：
碳 0.9
铬 8
锰 0.8
硅 0.4
钨 7
钼 3.5
钒 1.5
其它 ≤3
铁 其余
成分是在炼钢设备中得到的。熔化必需量原始组分，液体的熔化物维持一段时间，然后注入钢水包和铸模。金属铸成钢锭，并扎成线条。然后再轧成直径1.6mm的焊丝。
用上述的焊丝在二氧化碳气体介质中进行焊接，钢试样的厚度为20mm，含0.14-0.21％质量的碳。焊接在低位进行。直流电值为380-400A，电弧电压为32-34V。用上述成分的焊丝进行焊接的过程中，电弧断裂长度在18-20mm内。所的焊条没有气孔、裂纹和其他宏观缺陷。
为了进行比较，在同等条件下用已知成分的焊丝对类似大小的试样进行了焊接，已知成分如下：
碳 0.12
锰 1
硅 1
铝 0.15
铬 12
钙 0.001-0.02
铜 0.5
钛 0.15
稀土金属 0.05
镍 5
钙 0.007
钒 0.2
锆 0.15
钼 3.1
铁 余量
再用已知成分的焊条进行焊接的过程中，电弧断裂长度在9-12mm。此时得到的焊缝没有气孔。但是由于上述成分中有较多的铜，它以微粒相的形式析出，因此在焊缝金属中可见晶体状裂纹。
表1列出了用已知成分和用所建议的焊丝成分的焊丝时，焊缝的机械性能指标。
表1焊条成分极限强度(MPa)屈服极限(MPa) HRC已知的480-520340-360 ＜60提议的540-550390-430 61-66
从表1所列的数据可见，使用建议成分的焊条可大大提高HRC值并加强了焊缝的其他机械特性。