專利名稱：高韌性高耐磨冷軋支撐輥堆焊合金焊絲的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種合金焊絲，尤其涉及一種高韌性高耐磨冷軋支撐輥堆焊合金焊絲。
背景技術：
冷軋輥支承輥工作時會承受巨大的正壓力和剪切力，很容易導致軋輥面成塊脫落。支承輥在軋制時要求變形越小越好，這就要求堆焊層金屬的硬度至少達到HRC48以上。 獲得硬度在HRC48的金屬比較容易實現，但其韌性就難以保證了，將無法避免疲勞裂紋的早期萌發和擴展，導致軋輥破壞。現在急需要研制一種既有合適的硬度以滿足冷軋的工礦，又有足夠的韌性延遲裂紋的萌生和擴展的堆焊合金。這就提出了三個亟待解決的技術問題，一是要確保堆焊合金的硬度在HRC 50 53。二是要在滿足上述硬度的前提下，調整合金成分，使熔敷金屬的沖擊韌性達到40焦耳以上。三是要在焊接冷軋輥時不出現冷熱裂紋。
發明內容
根據以上提出的技術問題，本發明提供一種具有良好韌性和適宜硬度且無冷熱裂紋的高韌性高耐磨冷軋支撐輥堆焊合金焊絲，該合金焊絲化學組成為，重量百分比C: 0. 2 0. 4 ；Mn 1. 0 2. 0 ；Si :0. 5 1. 5 ；Cr :3. 0 6. 0 ；Mo :0. 5 2. 0 ；Ni :1. 0 3. 0 ； P 02 ；S <0.01 ；雜質為礦物質及合金粉末。所述雜質包括CaF2、CaC03、Na3SiF6、LiF2 一種或幾種礦物質，含量為2 5% ；釩、鎢、鈮、鈦、鋁等元素的其中一種或幾種，含量總和在0. 3 2. 0%;其中還加入了少量稀土，含量為0. 1 0. 5%。焊絲合金含量為6 12%。 焊絲配合適當的焊接工藝，取得HRC48 53的硬度，相應的焊接工藝為配合HJ107焊劑， 焊接電流300 500安培，電壓30 35伏特。焊接速度350 600毫米/分鐘。層間溫度200 300°C，焊后緩冷。然后經過560°C8小時回火處理。該焊絲采用低碳鋼帶包裹合金粉末和礦物質經軋制拉拔而成。本發明的有益效果為本發明通過合理的成分設計，配合HJ107，通過細化晶粒， 加入除硫成分，使焊絲堆焊時不出現熱裂紋，并具有適用于冷軋輥的硬度和韌性可以滿足冷輥的堆焊要求。本發明的特點為在符合標準的材料中選擇含雜質少的原料，尤其是要控制硫磷的含量，使得硫控制在0. 03%以下，磷控制0. 035%以下。研究表明，焊絲中含碳量在0. 2 0. 4%的范圍可以取得硬度要求，再配合通過高碳鉻鐵加入才能滿足焊絲對碳的要求。鉻含量控制在3 6 %的范圍，并和其它合金元素與碳結合，形成碳化物，起到硬化堆焊層金屬的目的，保證堆焊時不會出現裂紋。合金焊絲中加入了鉬、錳、硅合金等金屬元素，這些合金可以起到脫氧和提高硬度的作用。鉬含量為0. 5 2%，加入此種金屬元素可以防止回火脆性。錳含量為1.0 2.0%，錳可以起到脫氧的作用，并可強化堆焊層金屬，過多的錳會造成回火硬度下降，并導致硬度不均勻性。硅的含量為0. 5 1. 5%，硅的加入也是為了脫氧和強化。研究表明，硅過低時堆焊層金屬的韌性不足，過高時將出現熱裂紋，且韌性下降。 本合金焊絲中還加入了釩、鎢、鈮、鈦、鋁中的一種或幾種，這些合金元素與碳、氮化合，彌散分布在馬氏體中，提高了硬度，細化了晶粒，但對沖擊韌性無明顯危害。以上元素的含量總和應控制在0.3 2.0%以內。除此之外合金中還加入了適當量的Ni以提高韌性。Ni不僅可以強化基體，并能顯著提高熔敷金屬的韌性。實驗表明，M的含量應控制在1 3%但過多的對韌性無改善作用。本合金焊絲粉末中加入了 CaF2，Ca⑶3，Na3SiF6, LiF2的一種或幾種，含量為2 5%。加入的礦物質可以凈化焊縫金屬，降低堆焊金屬中的雜質含量， 改善由于母材的高含碳量造成熱裂紋，并進一步提高堆焊金屬的韌性。本焊絲中還加入了含量為0. 1 0. 5%少量稀土，適量的稀土起到脫氧、脫氮，細化晶粒的目的。試驗表明，加入適量的稀土可以提高沖擊值5 10焦耳。本發明的焊絲配合適當的焊接工藝，可以取得 HRC48 53的硬度，使得熔敷金屬U形缺口沖擊韌性大于40焦耳。
具體實施例方式
本發明是用低碳鋼帶，將其卷成管狀，管內填充雜質及其添加劑。雜質為礦物質及合金粉末。該合金焊絲粉末化學組成的重量百分比為C :0. 2 0. 4 ；Mn :1. 0 2. 0 ;Si 0. 5 1. 5 ；Cr 3. 0 6. 0 ；Mo :0. 5 2. 0 ；Ni 1. 0 3. 0 ;P 彡 0. 02 ；S 彡 0. 01 ；焊絲合金含量為6 12%。雜質包括CaF2、CaC03、Na3SiF6、LiF2 一種或幾種礦物質，含量為2 5% ；釩、鎢、鈮、鈦、鋁等元素的其中一種或幾種，含量總和在0. 3 2. 0% ；其中還加入了少量稀土，含量為0. 1 0. 5 %，粉末經過預先混合均勻，粒度為80 160目。加粉完成后，焊絲配合HJ107焊劑，電流為300 500安培，電壓為30 35伏特，速度為350 600毫米/ 分鐘，層間溫度200 300°C，焊后緩冷，然后經過560°C 8小時回火處理的焊接工藝，再經過多次拉拔，取得HRC48 53的硬度。粉末在焊絲內被壓緊密實，制成使用直徑為2. 4 3. 2cm的焊絲。
權利要求
1.一種高韌性高耐磨冷軋支撐輥堆焊合金焊絲，其特征在于所述的合金焊絲化學組成為，重量百分比C0.2 0.4;Mn1.0 2.0;Si0.5 1.5;Cr3.0 6.0;Mo0. 5 2. 0；Ni1.0 3.0;余量為合金粉末及礦物質。
2.按照權利要求1所述的高韌性高耐磨冷軋支撐輥堆焊合金焊絲，其特征在于所述雜質包括CaF2、CaC03、Na3SiF6、LiF2 —種或幾種礦物質，含量為2 5%;釩、鎢、鈮、鈦、鋁等元素的其中一種或幾種，含量總和在0.3 2.0%;其中還加入了少量稀土，含量為0. 1 0. 5%。
3.按照權利要求1所述的高韌性高耐磨冷軋支撐輥堆焊合金焊絲，其特征在于焊絲合金含量為6 12%。
4.按照權利要求1所述的高韌性高耐磨冷軋支撐輥堆焊合金焊絲，其特征在于焊絲配合適當的焊接工藝，取得HRC48 53的硬度。相應的焊接工藝配合HJ107焊劑，焊接電流300 500安培，電壓30 35伏特。焊接速度350 600毫米/分鐘。層間溫度200 300°C，焊后緩冷。然后經過560°C 8小時回火處理。
5.按照權利要求1所述的高韌性高耐磨冷軋支撐輥堆焊合金焊絲，其特征在于該焊絲采用低碳鋼帶包裹合金粉末和礦物質經軋制拉拔而成。
全文摘要
本發明是一種具有良好韌性和適宜硬度的高韌性高耐磨冷軋支撐輥堆焊合金焊絲，該合金焊絲化學組成為，重量百分比C0.2～0.4；Mn1.0～2.0；Si0.5～1.5；Cr3.0～6.0；Mo0.5～2.0；Ni1.0～3.0；P≤0.02；S≤0.01；雜質為礦物質及合金粉末。礦物質包括CaF2、CaCO3、Na3SiF6、LiF2一種或幾種，含量為2～5％；一種或幾種含量總和在0.3～2.0％的釩、鎢、鈮、鈦、鋁等合金粉末；還加入了含量為0.1～0.5％的少量稀土。焊絲配合適當的焊接工藝，取得HRC48～53的硬度。該焊絲采用低碳鋼帶包裹合金粉末和礦物質經軋制拉拔而成。本發明通過合理的成分設計，配合HJ107，通過細化晶粒，加入除硫成分，使焊絲堆焊時不出現熱裂紋，并具有適用于冷軋輥的硬度和韌性可以滿足冷輥的堆焊要求。
文檔編號B23K35/30GK102240868SQ201110123528
公開日2011年11月16日 申請日期2011年5月13日 優先權日2011年5月13日
發明者陳澤榮, 雷萬鈞 申請人:天津雷公焊接材料有限公司