本发明专利技术涉及一种铁基耐磨堆焊药芯焊丝。目前的耐磨堆焊焊丝及合金种类很多，有些耐磨性很好，但有些合金脆性很大、韧性较低，不适合存在低度冲击的磨料磨损工况。本发明专利技术铁基耐磨堆焊药芯焊丝的合金元素按重量百分比包含：碳（Ｃ）０．３～１．０％、硼（Ｂ）１．０～７．０％、钛（Ｔｉ）０．２～４．０％、钒（Ｖ）０．２～３．０％、硅（Ｓｉ）０．１～１．５％、锰（Ｍｎ）０．２～２．０％、稀土（ＲＥ）０．００～０．１０％、铬（Ｃｒ）０～３．０％、钼（Ｍｏ）０～１．０％、钨（Ｗ）０～１．０％、镍（Ｎｉ）０～２．０％、铌（Ｎｂ）０～０．５％、锆（Ｚｒ）０～０．５％。本发明专利技术在钢铁工件表面上单层堆焊形成厚度约１～３毫米的耐磨层，该耐磨层有优良的耐磨性、良好的韧性，不易开裂，而且成本低，可以减少在低度冲击、强烈磨粒磨损工况下机械配件或工具的磨损。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属机械、钢铁材料等领域，具体说是一种用于在钢铁工具表面堆焊耐磨层的一种铁基耐磨堆焊药芯焊丝。
技术介绍
目前的耐磨堆焊焊丝及合金种类很多，有些耐磨性很好，但有些合金脆性很大、韧性较低，不适合存在低度冲击的磨料磨损工况；有些适合低度冲击的磨料磨损工况的合金含有贵金属如Nb、 W、 Cr、 Ni、等很多，成本较高。例如中国专利耐磨堆焊合金材料(申请号200510043305.1)涉及一种耐磨堆焊合金材料，其合金具体组成含量(重量％)为W5-30、 Nb2-15、 V3-12、 Mo 1-8、Crl-5、 B2-7、稀土 0.01-2、余量为Fe。该专利技术不含碳元素，以重金属硼化物为硬质强化相，硼化物在合金中起耐磨骨架作用，对合金基体相产生保护效应。其显微硬度均在HV1700 2800之间。该专利技术可以制成堆焊焊条、药芯焊丝、块状堆焊材料或粉末堆焊材料。可用于旋流器、泥浆泵、疏浚泵等的修复堆焊和制造。显然该专利技术耐磨性很好，但由于贵金属很多，所以成本较高。又例如中国专利高抗裂耐磨高铬铸铁型堆焊药芯悍丝(申请号200510127968.1)应用于承受高应力、高度冲击磨损部件如钢厂磨煤辊、水泥磨盘、破碎机锤头、冷(热)轧棍等的堆焊修复。焊丝的药芯成分质量百分含量范围如下43~70%碳化铬，10~25%钒铁，卜5%75#+硅铁，3 8%金属锰，1 3%铝镁合金，2 5%硼铁，2 6%钛铁，1 5%铌铁，2 8%钼铁。该专利技术所研发的堆焊焊丝熔敷金属属于高铬铸铁类，含碳量超过2%，含有大量铬的碳化物，同时含有较多的锰，所以硬度高，耐磨性好，适合高度冲击磨损工况，但由于贵金属比较多，所以成本很高，同时也不适合低度冲击、强烈磨粒磨损工况。又例如中国专利一种高硬度高耐磨自保护金属芯堆焊焊丝(200410101554.7)，其特征在于所述的金属芯包括以下质量百分比含量的物质64 77%碳化铬，4 8%75弁硅铁，5 10%金属锰，1 3%铝镁合金，2 5%硼铁，2 6%钛铁，1 5%铌铁，l 8%钒铁。该专利技术主要应用于磨煤辊、水泥磨盘、钢厂淄槽、冷(热)轧辊等的堆焊修复。该专利技术堆焊焊丝熔敷金属属于高铬铸铁类，含碳量超过2%，含有大量铬的碳化物，同时含有较多的锰，所以硬度高，耐磨性好，适合高度冲击磨损工况，但由于贵金属如铌、铬比较多，所以成本很高，同时也不适合低度冲击、强烈磨粒磨损工况。一些承受低度冲击下的磨粒磨损的机械装备如石油钻具，目前大多堆焊高络铸铁合金，此类堆焊合金耐磨性好，但脆性大，易开裂，有裂纹存在，容易剥落，而且含铬很多，成本较高。所以有时石油钻具也堆焊高铬钢类合金，虽然合金韧性提高，但耐磨性下降。所以专利技术耐磨性好、韧性好、不易开裂、成本低的耐磨堆焊合金具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对低度冲击、强烈磨粒磨损工况，克服目前堆焊耐磨合金硬度与韧性不匹配、成本高的缺点，本专利技术提供一种在钢铁工具表面堆焊耐磨合金材料的一种铁基耐磨堆焊药芯焊丝，其堆焊合金成本较低，硬度高，韧性好，裂纹敏感性低，耐磨性优良。本专利技术解决上述技术问题采取的技术方案是一种铁基耐磨堆焊药芯焊丝,焊丝的合金元素按重量百分比包含碳(C)0.3 1.0o/o、硼(B) 1.0 7.0%、硅(Si)0.1 1.50/。、锰(Mn) 0.2 2.0%、钛(Ti) 0,2 4.0%、钒(V) 0.2 3.0%。一种铁基耐磨堆焊药芯焊丝，焊丝的合金元素按重量百分比包含碳(C)0.3 1.0%、硼(B) 1.0 7.0%、硅(Si)0.1 1.50/0、锰(Mn) 0.2 2.0%、钛(Ti)0.2 4.0%。一种铁基耐磨堆焊药芯焊丝，焊丝的合金元素按重量百分比包含碳(C)0.3 1.0%、硼(B) 1.0 7.0%、硅(Si)0.1 1.50/0、锰(Mn) 0.2 2.0%、钒(V)0.2 3.0%。上述焊丝可再加入以下合金元素稀土(RE)0.00 0.10。/。、铬(0)0 3.0%、钼(Mo)0 1.00/0、钩(W)0 1.00/。、镍(Ni)0 2.00/0、铌(Nb) 0 0.5%、锆(Zr) 0 40.5%。上述稀土(RE)为铈(Ce)、钪(Sc)、钇(Y)、镧(La)、镨(Pr)、钕(Nd)其中的一种，或它们的混合物。本专利技术相对于现有技术，其优点如下本专利技术合金材料适用于低度冲击、强烈磨粒磨损工况，与其它堆焊合金相比，本专利技术堆焊合金成本较低，硬度高，韧性好，裂纹敏感性低，耐磨性优良。具体实施例方式本专利技术铁基耐磨堆焊药芯焊丝，可以在钢铁工件或工具表面上单层堆焊形成1 3mm厚的耐磨层，考虑到钢铁工件或工具大部分含有碳、硅、锰、铬、钼等合金元素，所以堆焊合金与钢铁工具熔合后的堆焊层中合金元素按重量百分比包含碳(C)0.3 1.00/0、硼(B) 0.5 7.0%、钛(Ti) 0.1 4.0%、 钒(V) 0.1 3.00/0、硅(Si) (U 1.5o/o、锰(Mn) 0.3 2.0%、铬(0) 0-3 3.()o/o、钼(Mo) 0.1 1.0%、稀土(RE)0.00 0.100/0、 ^(W)0 1.0%、镍(Ni) 0 2.0%、铌(Nb) 0 0.5%、锆(Zr)0 0.5。/o等。本专利技术铁基耐磨堆焊药芯焊丝的成分设计原则是少量多元，即加入的元素种类可以很多，但每种元素的含量尽可能少，加入的合金元素首先选择那些对增加耐磨性能效果好而且价格较低的元素，贵重元素加入量较少。本专利技术铁基耐磨堆焊药芯焊丝及堆焊合金具有优良耐磨损性能的原理是本专利技术堆焊合金含有中等碳含量，目的是为了不增加合金的脆性，形成韧性好的基体。由于含有大量的硼，当合金凝固后，在合金的基体上形成了大量硬度很高的硼化物，硼化物的硬度及耐磨性高于相同金属元素的碳化物，例如铁、铬的碳化物。各种元素的硼化物如FeB的硬度为HV1800 2000、 CrB2的硬度为HV1800 2100、 TiB的硬度为HV280(K B4C的硬度为HV3700,而各种元素的碳化物如Fe3C的硬度为HV800 1100、 Cr7C3的硬度为HV1300 1600，所以本专利技术合金比高铬耐磨堆焊合金硬度高，耐磨性好。但试验发现纯粹的高硼堆焊合金脆性较大，裂纹较多。本专利技术堆焊合金加入较多的钛、钒元素，经实验发现，适量的钛、钒元素能够促进各种硼化物的形核数量，达到细化硼化物的目的，因此而提高了堆焊合金的韧性。同时由于钛与钒是强烈的碳化物形 成元素，可以形成碳化物，降低了合金基体的碳含量，减少了高碳马氏体的形 成，进一步提高了合金韧性。钛的碳化物的硬度及耐磨性在所有合金碳化物中是比较高的，钒碳化物的硬度及耐磨性在所有合金碳化物中也是较高的，TiC的 硬度为Hy2800 3200、 VC的硬度为HV2800，大于铬、钼、钨、铌的碳化物， 因此钛、钒元素提高了本专利技术合金的硬度和韧性，进一步改善了耐磨性。所以 本专利技术堆焊合金耐磨性优于现有大部分低成本耐磨堆焊合金，与含大量贵元素 的高成本耐磨堆焊合金相当。本专利技术耐磨堆焊药芯焊丝主要依靠铁、碳、硼、钛、钒等元素形成的硼化 物、碳化物实现合金的耐磨性能。为了提高合金耐磨性，尽可能添加多的硼含 量，但随着硼含量的增多，出现过共晶组织，出现大块硼本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种铁基耐磨堆焊药芯焊丝，其特征在于：焊丝的合金元素按重量百分比包含：碳（Ｃ）０．３～１．０％、硼（Ｂ）１．０～７．０％、硅（Ｓｉ）０．１～１．５％、锰（Ｍｎ）０．２～２．０％、钛（Ｔｉ）０．２～４．０％、钒（Ｖ）０．２～３．０％。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王新虎，
申请(专利权)人：王新虎，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]
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