高硬度堆焊材料的研制状况

作者：网管　来源：本站原创　日期：2011/3/22 11:44:54　点击：1231　属于：焊材综述

    高硬度堆焊材料的研制目前主要有三种途径:堆焊焊条、堆焊实心焊丝、堆焊药芯焊丝。以冷轧辊而言，修复一个冷轧辊需要几百Kg焊丝，显然堆焊焊条由于堆敷效率低，劳动强度大，以及堆焊质量波动范围大等缺点，不适宜轧辊整体堆焊。从焊接高效化、自动化的发展要求看，最有发展前途的应该是焊丝类，其中药芯焊丝的发展速度要明显优于其他种类的焊丝，从1957年药芯焊丝的发展至今，其在焊接材料中所占地比例逐年增大，主要是由于药芯焊丝既具有药皮焊条配方的可调性，同时又具有CO2焊丝的连续焊接的优点，随着焊接自动化水平的提高，以及对环境发展、员工保健的注意，药芯焊丝的发展速度会越来越快，将成为继焊条、埋弧焊丝、气保护实心焊丝之后的第四代焊接材料，是焊接材料研究开发的主流。

    对于高硬度堆焊材料的而言，由于硬度高，若选用实心焊丝，会增加其进行拉拔的难度，所以综合考虑几种堆焊材料的优缺点，选用药芯焊丝进行高硬度堆焊材料的开发是最佳的选择。目前，国内在应用药芯焊丝对轧辊修复堆焊的研究也取得一定的进展，如在分析影响热疲劳和磨损因素出发，比较Cr-W-V和Cr-Mo-V合金系统组织差别以及对堆敷层性能影响的基础上，提出Cr-Mo-V-N，热轧辊堆焊合金系统，并应用该合金系统提出对夹送辊和助卷辊的堆焊工艺。采用哈尔滨焊接研究所研制的Cr-W-Ni-Mn-Si系堆焊材料对热轧工作辊进行成功的堆焊修复，修复后的轧辊使用性能明显的高于通常使用的3Cr2W8V药芯焊丝，可使轧辊的使用寿命提高一倍以上。

    初步研制出一种硬度达到60HRC的Cr-Mn-B系耐磨药芯焊丝，但没有给出具体应用在轧辊堆焊上的堆焊工艺和实例，另外从给出的金相分析图片中可以看出，其之所以能获得超高的硬度，原因是合金系统的基体组织为奥氏体和莱氏体共晶，这样的组织硬度虽然很高，但其冲击韧性、抗裂纹能力均很差，可以应用到对抗裂性能要求不高的材料修复上。国外近年堆焊材料的研究状况见表1.2，相应其材料的耐磨性能见图1.6。由表1.2和图1.6中可以看出,6C-19Cr-5Mo-5Cb-2W-2V合金系统是在6C-28Cr合金系统演变过来的，采用变质处理的方法，使堆敷金属在基体没有太大变动的情况下，形成一些具有特殊作用的碳化物，来提高堆焊层的硬度和耐磨性能，同时研究也指出，由于含有很高的碳，若进行多道堆焊，Fe-6C-19Cr-5Mo-5Cb-2W-2V将有堆敷层剥落的危险。

   

    随着堆焊技术的发展，开发成熟的堆焊材料是国内各大焊接材料生产厂家的一个主要方向之一，本文针对当前国内几个著名焊材生产厂家中硬度大于55HRC的堆焊材料进行统计，如表1.3所示。

   

    从目前国内外高硬度堆焊材料来看，几乎所有的硬度大于等于60HRC。的堆焊材料中碳和铬的含量均较高，属于高碳高铬合金系统，往往适用于对抗磨损严重而对裂纹不敏感的工况场合，使用过程中允许有少量的裂纹存在，而对于韧性和抗裂性能要求较高的轧辊堆焊层，该种合金系统显然是不适宜的。
    在提高堆敷金属硬度的同时，要改善其韧性、抗裂性，应从冶金和工艺两方面开展工作。本文分别从优化合金系统和冶金变质工艺几个方面提高高硬度堆敷金属的强韧性及抗裂性，着重研究主加合金元素的最佳配比；稀土、Ti、Nb、Ta等微合金化元素的变质作用对堆敷金属强韧性的影响规律。

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