钒强化耐磨埋弧堆焊药芯焊丝 【技术领域】
本发明涉及一种钒强化耐磨埋弧堆焊药芯焊丝， 属于焊接材料技术领域。背景技术
药芯焊丝， 是将合金元素 ( 粉体药芯 ) 包裹在钢皮中， 经拉拔成不同直径而成的药芯焊丝。 药芯焊丝经焊接熔化后， 形成具有耐磨损、 耐腐蚀和耐高温等特殊性能的合金焊 层。 药芯焊丝埋弧焊， 在修复和复合制造中占有重要的地位， 广泛应用于机械工程结构的高 耐磨损等机械结构件的复合部位。
目前堆焊修复的耐磨药芯焊丝， 一般都含有碳、 铬、 硅、 锰等合金元素， 很少或几乎 不含有强碳化物形成元素。
一般认为， 增强材料表面强度和改善耐磨性的有效途径是提供材料的表面硬度和 强韧性， 较为理想的焊层组织结构为坚韧、 连续的基体上均匀分布的高熔点、 高硬度、 稳定 性好的质点。堆焊焊层的耐磨性主要由碳化物的种类、 分布和面积比而定。耐磨粉体药芯 中所含有的铬， 在堆焊过程中与碳和铁形成复合碳化物 (Cr、 Fe)7C3 的六方棱柱性结构， 其 表面硬度为 HV1200 ～ 1800， 侧面的硬度比正表面要稍低。由此可见， 已有的用于堆焊修复 的药芯焊丝， 远不能满足钢铁厂的轧辊， 火力电厂的磨煤辊和工程挖掘机械等的复合制造 和维修再造等的需求。
发明内容
本发明旨在粉体药芯中， 通过添加钒元素， 而钒在堆焊熔池金属中与碳优先结合， 形成碳化钒非自发形核的核心， 而显著细化晶粒， 且由于碳化钒能单独存在于堆焊合金中， 起到耐磨质点的作用， 使耐磨性进一步， 而提供一种钒强化耐磨埋弧堆焊药芯焊丝。
本发明实现其目的的技术方案是 ：
一种钒强化耐磨埋弧堆焊药芯焊丝， 包括低碳钢空心焊丝和设在所述空心焊丝内 的粉体药芯 ； 所述粉体药芯包括高碳铬铁、 脱氧剂和铁粉 ； 所述粉体药芯在所述空心焊丝 内的填充率在 30 ～ 50％范围内， 其特征在于 ：
a、 所述粉体药芯还包括钒铁， 其各组分的重量百分含量是 (％ ) ：
高碳铬铁 30 ～ 55 ；
钒铁 8 ～ 20 ；
铁粉 25 ～ 55 ；
脱氧剂 3 ～ 8。
在上述药芯成分中各组分的主要作用在于 ：
高碳铬铁 ： 其成分为 62.0 ～ 72.0％ Cr， ≤ 6.0％ C， 余为 Fe。由它向堆焊合金中 过渡合金元素。
钒铁 ： 其成分为 35.0 ～ 50.0％ V， 余为 Fe。由其在堆焊焊层中优先与碳结合形成碳化钒硬质耐磨相。
脱氧剂 ： 是硅铁或锰铁或硅铁和锰铁。硅铁成分为 40.0 ～ 47.0％ Si， 余为 Fe ； 锰 铁成分为 75.0 ～ 85.0％ Mn， 余为 Fe。通过所述脱氧剂的脱氧， 增加堆焊层的强度和硬度。
铁粉 ： 向堆焊合金补充合金元素。
上述粉体药芯在空心焊丝内的填充率， 可根据实际使用要求和工况， 在 30 ％～ 50％之间调整。
由以上所给出的技术方案和粉体药芯各组分的作用描述可以明了， 本发明由于采 用钒这种强碳化物形成元素， 在堆焊高温熔池中碳优先与积反应生成 VC 硬质相， 且能均匀 弥散分布在堆焊合金内， 从而在细化晶粒提高强韧性的同时， 提高了堆焊层的硬度， 增强了 耐磨性能， 实现了本发明的目的。
在上述技术方案中， 本发明主张所述低碳钢空心焊丝是 H08A 钢制件， 或者是 H10 钢制件。 但不局限于此。 试验结果表明含碳量在 0.2％以下的低碳钢制件， 都是可以用来制 备本发明空心焊丝的。
在上述技术方案中， 本发明还主张， 所述脱氧剂是硅和锰 2 种金属元素中的 1 种或 2 种。 硅和锰， 都是较低于铝的强脱氧剂， 其中硅的脱氧能力高于锰。 若采用硅锰联合脱氧， 则其脱氧效果更加理想。为此， 本发明予以扒荐。这里应当注意 SiO2-MnO 生成物在堆焊合 金中的排渣情况。
上述技术方案得到实施后， 其试用结果表明 ： 本发明药芯焊丝焊接工艺性能良好， 堆焊层表面硬度分布均匀， 平均硬度在 HRC42 ～ 65 范围内， 耐磨性为 Q235 碳钢的 10-30 倍， 且具有抗气孔能力强以及合金化均匀程度高等优点， 实现了本发明的初衷。 附图说明
图 1 是本发明一种具体实施方式的制备工艺流程图。 具体实施方式
以下对照附图， 通过具体实施方式的描述， 对本发明作进一步说明发明。
具体实施方式之一， 如附图 1 所示。
一种钒强化埋弧堆焊药芯焊丝， 包括 H08A 低碳钢空心焊丝和设在所述空心焊丝 内的粉体药芯， 所述粉体药芯的配比是 ： 所述高碳铬铁 37％， 所述钒铁 9％， 脱氧剂所述硅 铁 7％， 铁粉 47％。填充率 35％。药芯焊丝堆焊层平均硬度 HRC52。
具体实施方式之二， 如附图 1 所示。
一种钒强化埋弧堆焊药芯焊丝， 包括 H10 低碳钢空心焊丝和设在所述空心焊丝内 的粉体药芯， 所述粉体药芯的配比是 ： 所述高碳铬铁 44％， 所述钒铁 12％， 脱氧剂所述锰铁 8％， 铁粉 34％。填充率 43％。药芯焊丝堆焊层平均硬度 HRC60。
由上述两个实例可以明了， 本发明的效果是十分理想的。