CN107962314A

CN107962314A - 一种焊丝及其制造方法

Info

Publication number: CN107962314A
Application number: CN201610909862.5A
Authority: CN
Inventors: 李卫东
Original assignee: Zhuhai Aobang Welding Technology Co Ltd
Current assignee: Zhuhai Aobang Welding Technology Co Ltd
Priority date: 2016-10-19
Filing date: 2016-10-19
Publication date: 2018-04-27

Abstract

本发明公开了一种焊丝及其制造方法，所述焊丝包括低碳钢外皮和药芯，所述焊丝焊接后形成堆焊层，所述堆焊层由以下元素组成：按重量百分比计算，C为0.05%～0.2%，Cr为9%～17%，Si为0.5%～1.5%，Mn为10%～20%，Mo为0.5%～1%，Ni为1%‑2%，余量为Fe。制备时，选用宽度为12mm～16mm、厚度为0.3mm～0.5mm的低碳钢外皮，先将所述低碳钢外皮轧制成U形槽，再向U形槽中加入药芯，然后将U形槽合口，使药芯包裹其中，然后经拔丝机拉拔到直径为2.4mm～2.8mm的焊丝。本发明的焊丝具有焊接后形成的堆焊层与碳钢和高铬铸铁堆焊层结合良好，机械性能优异、冲击磨损性能优越等特点。

Description

一种焊丝及其制造方法

技术领域

本发明涉及焊接材料领域，具体是一种焊丝及其制造方法。

背景技术

目前，电力、水泥、钢铁、矿山等行业的机械耐磨件现阶段主要采用高锰钢和高铬铸铁系列，其中高铬铸铁系列有分为整体铸造和碳钢堆焊耐磨层的复合形式。碳钢堆焊耐磨层的复合形式需要在铸造的碳钢体和堆焊的耐磨层之间需要过渡层，特别是辊压机的堆焊修复中，需要大深度的过渡层，对于过渡层的焊丝需求很大。我国现阶段普遍使用的过渡层焊丝为低碳不锈钢的307，309序列。而不锈钢系列一般只含有碳、铬、硅、锰，镍等合金元素，其异接的机械性能完全满足需求，但由于含有大量的铬和镍元素，价格昂贵，大量使用的经济性较差。不能适应国民经济发展的需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种机械性能优异、冲击磨损性能优越的焊丝及其制造方法，在不锈钢异接堆焊材料的基础上添加一定量的锰元素来替代镍元素和铬元素，解决过渡层焊丝成本高和硬度小、耐磨性差的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种焊丝，包括低碳钢外皮和药芯，所述焊丝焊接后形成堆焊层，所述堆焊层由以下元素组成：按重量百分比计算，C为0.05%～0.2%，Cr为9%～17%，Si为0.5%～1.5%，Mn为10%～20%，Mo为0.5%～1%，Ni为1%-2%，余量为Fe。

作为本发明进一步的方案：所述药芯重量为所述焊丝重量的35％～65％。

作为本发明进一步的方案：所述药芯由以下原料组成：低碳铬铁和金属铬中的一种或二者混合、锰铁或硅锰合金中的一种、钼铁、镍粉、雾化硅铁粉、铁粉。

作为本发明进一步的方案：上述原料的粒度为65目～80目。65目～80目是指小于65目～80目的意思。

作为本发明进一步的方案：所述药芯由以下原料组成：按重量百分比计算，低碳铬铁40%、锰铁43.5%或硅锰合金43.5%中的一种、钼铁1.5%、镍粉2%、雾化硅铁粉5%、铁粉8%。

作为本发明进一步的方案：所述药芯由以下原料组成：按重量百分比计算，低碳铬铁38%、硅锰合金45%、钼铁1%、镍粉1%、雾化硅铁粉5%、铁粉10%。

作为本发明进一步的方案：所述药芯由以下原料组成：按重量百分比计算，低碳铬铁35%、金属铬3%、锰铁45%、钼铁3%、镍粉1%、雾化硅铁粉2%、铁粉11%。

作为本发明进一步的方案：焊接采用明弧焊接。

本发明的另一目的是提供一种焊丝的制造方法，选用宽度为12mm～16mm、厚度为0.3mm～0.5mm的低碳钢外皮，先将所述低碳钢外皮轧制成U形槽，再向U形槽中加入药芯，然后将U形槽合口，使药芯包裹其中，然后经拔丝机拉拔到直径为2.4mm～2.8mm的焊丝。

Mn是钢铁强化元素通过在钢材中添加锰来提高钢材的强度，镍和铁无限固溶，扩大铁的奥氏体区域，钼与碳不仅能形成初生碳化物，而且可形成二次碳化物，降低奥氏体中碳的浓度。此焊丝中利用锰和镍，钼，铬的综合作用形成稳定奥氏体，有效的提高锰铬铁系的朔性和韧性，从而和高铬铸铁良好的融合。

低碳钢一般指碳含量低于0.25%（按重量百分比计算）的碳素钢。铬铁按其成分含碳量的不同可分为高碳、中碳和低碳，其中含碳量大于5%（按重量百分比计算）为高碳铬铁，含碳量在0.5%-5%（按重量百分比计算）为中碳铬铁，含碳量小于0.5%（按重量百分比计算）为低碳铬铁。雾化硅铁粉中的“雾化”是指在熔炼硅铁过程中用高压水雾化生产的，其生产过程中杂质含量少，纯净化高，相对比其他方法冶炼出来的价格高。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明的焊丝焊接后形成的堆焊层包含锰、铬、镍、钼元素，由于锰、铬、镍、钼元素共同作用形成小晶粒的奥氏体结构，奥氏体的良好机械韧性和塑性能够保证和碳钢，高铬铸铁的良好结合，从而起到代替307不锈钢焊丝的目的；本发明的焊丝具有焊接后形成的堆焊层与碳钢和高铬铸铁堆焊层结合良好，机械性能优异、冲击磨损性能优越等特点。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本发明实施例中，选用宽度为16mm、厚度为0.5mm的低碳钢外皮，先将所述低碳钢外皮轧制成U形槽，再向U形槽中加入药芯，所述药芯由以下原料组成：按重量百分比计算，低碳铬铁40%、锰铁43.5%或硅锰合金43.5%中的一种、钼铁1.5%、镍粉2%、雾化硅铁粉5%、铁粉8%。将所取原料充分混合均匀，然后通过送粉器将原料加入U形槽中，填充率为48％，将U形槽合口，使原料包含其中，然后经拔丝机拉拔到直径为2.8 mm。

该焊丝焊接后形成堆焊层，所述堆焊层包括以下元素：按重量百分比计算，C为0.17%，Cr为16%，Si为1.5%，Mn为16%，Mo为0.7%，Ni为1.4%，余量为Fe。

实施例2

本发明实施例中，选用宽度为16mm、厚度为0.5mm的低碳钢外皮，先将所述低碳钢外皮轧制成U形槽，再向U形槽中加入药芯，所述药芯由以下原料组成：按重量百分比计算，低碳铬铁38%、硅锰合金45%、钼铁1%、镍粉1%、雾化硅铁粉5%、铁粉10%。将所取原料充分混合均匀，然后通过送粉器将原料加入U形槽中，填充率为50％，将U形槽合口，使原料包含其中，然后经拔丝机拉拔到直径为2.8 mm。

该焊丝焊接后形成堆焊层，所述堆焊层包括以下元素：按重量百分比计算， C为0.13%，Cr为15%，Si为1.5%，Mn为14.5%，Mo为0.5%，Ni为1.1%，余量为Fe。

实施例3

本发明实施例中，选用宽度为16mm、厚度为0.35mm的低碳钢外皮，先将所述低碳钢外皮轧制成U形槽，再向U形槽中加入药芯，所述药芯由以下原料组成：按重量百分比计算，低碳铬铁35%、金属铬3%、锰铁45%、钼铁3%、镍粉1%、雾化硅铁粉2%、铁粉11%。将所取原料充分混合均匀，然后通过送粉器将原料加入U形槽中，填充率为51％，将U形槽合口，使原料包含其中，然后经拔丝机拉拔到直径为2.8 mm。

该焊丝焊接后形成堆焊层，所述堆焊层包括以下元素：按重量百分比计算，C为0.11%，Cr为12%，Si为0.6%，Mn为18%，Mo为1.0%，Ni为1.8%，余量为Fe。

实施例4

本发明实施例中，选用宽度为12mm、厚度为0.3mm的低碳钢外皮，先将所述低碳钢外皮轧制成U形槽，再向U形槽中加入药芯，所述药芯由以下原料组成：按重量百分比计算，低碳铬铁40%、锰铁43.5%、钼铁1.5%、镍粉2%、雾化硅铁粉5%、铁粉8%。将所取原料充分混合均匀，然后通过送粉器将原料加入U形槽中，填充率为50％，将U形槽合口，使原料包含其中，然后经拔丝机拉拔到直径为2.4mm。

该焊丝焊接后形成堆焊层，所述堆焊层包括以下元素：按重量百分比计算，C为0.05%，Cr为9%，Si为0.5%，Mn为10%，Mo为0.5%，Ni为1%，余量为Fe。

实施例5

本发明实施例中，选用宽度为16mm、厚度为0.5mm的低碳钢外皮，先将所述低碳钢外皮轧制成U形槽，再向U形槽中加入药芯，所述药芯由以下原料组成：按重量百分比计算，低碳铬铁40%、硅锰合金43.5%、钼铁1.5%、镍粉2%、雾化硅铁粉5%、铁粉8%。将所取原料充分混合均匀，然后通过送粉器将原料加入U形槽中，填充率为50％，将U形槽合口，使原料包含其中，然后经拔丝机拉拔到直径为2.6mm。

该焊丝焊接后形成堆焊层，所述堆焊层包括以下元素：按重量百分比计算，C为0.2%，Cr为17%，Si为1.5%，Mn为20%，Mo为1.0%，Ni为2%，余量为Fe。

取实施例1～实施例5的焊丝，以Q235钢板为母材，进行焊接试验。采用直流反接法，在全自动焊机下进行平板明弧堆焊，焊接电流380A～480 A，焊接电压29V～32 V，焊接速度4.5m/min，干伸长30 mm。焊前不需要预热，焊后不需要热处理，观察焊接过程。结果表明：焊缝成形好、表面无裂纹，有渣覆盖焊道表面，焊接过程稳定，飞溅少。

本发明的焊丝具有焊接后形成的堆焊层与碳钢和高铬铸铁堆焊层结合良好，机械性能优异、冲击磨损性能优越等特点。

本发明的焊丝焊接后形成的堆焊层与现有技术相比具有一定的韧性和异接金属能力并具有更高耐磨性的原因是在药芯中加入10％～20%（按重量百分比计算）的锰铁，使焊丝焊接后形成的堆焊层组织中含有细小的CrMnNiFe结晶体，这种结晶体具有简单的六方结构，在和高铬铸铁的重溶中，具有良好的结合能力。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims

1.一种焊丝，包括低碳钢外皮和药芯，所述焊丝焊接后形成堆焊层，其特征在于，所述堆焊层由以下元素组成：按重量百分比计算，C为0.05%～0.2%，Cr为9%～17%，Si为0.5%～1.5%，Mn为10%～20%，Mo为0.5%～1%，Ni为1%-2%，余量为Fe。

2.根据权利要求1所述的焊丝，其特征在于，所述药芯重量为所述焊丝重量的35％～65％。

3.根据权利要求1所述的焊丝，其特征在于，所述药芯由以下原料组成：低碳铬铁和金属铬中的一种或二者混合、锰铁或硅锰合金中的一种、钼铁、镍粉、雾化硅铁粉、铁粉。

4.根据权利要求3所述的焊丝，其特征在于，上述原料的粒度为65目～80目。

5.根据权利要求1所述的焊丝，其特征在于，所述药芯由以下原料组成：按重量百分比计算，低碳铬铁40%、锰铁43.5%或硅锰合金43.5%中的一种、钼铁1.5%、镍粉2%、雾化硅铁粉5%、铁粉8%。

6.根据权利要求1所述的焊丝，其特征在于，所述药芯由以下原料组成：按重量百分比计算，低碳铬铁38%、硅锰合金45%、钼铁1%、镍粉1%、雾化硅铁粉5%、铁粉10%。

7.根据权利要求1所述的焊丝，其特征在于，所述药芯由以下原料组成：按重量百分比计算，低碳铬铁35%、金属铬3%、锰铁45%、钼铁3%、镍粉1%、雾化硅铁粉2%、铁粉11%。

8.一种如权利要求1所述的焊丝的制造方法，其特征在于，选用宽度为12mm～16mm、厚度为0.3mm～0.5mm的低碳钢外皮，先将所述低碳钢外皮轧制成U形槽，再向U形槽中加入药芯，然后将U形槽合口，使药芯包裹其中，然后经拔丝机拉拔到直径为2.4mm～2.8mm的焊丝。

9.根据权利要求8所述的焊丝的制造方法，其特征在于，所述药芯重量为所述焊丝重量的35％～65％。

10.根据权利要求8所述的焊丝的制造方法，其特征在于，所述药芯由以下原料组成：低碳铬铁和金属铬中的一种或二者混合、锰铁或硅锰合金中的一种、钼铁、镍粉、雾化硅铁粉、铁粉。