陜西品質(zhì)藥芯焊絲

    保護(hù)氣體對(duì)碳化鎢藥芯焊絲堆焊層組織及性能的影響袁曉波1,2，李鋒1，王娟2，牛犇3，易江龍3，鄭開宏2(1.沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，沈陽(yáng)110870；2.廣東省材料與加工研究所，廣州510650；3.廣東省焊接技術(shù)研究所(廣東省中烏研究院)廣東省現(xiàn)代焊接技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣州510650)摘要：采用自制藥芯焊絲，利用3種保護(hù)氣體(純氫氣，80%Ar+20%CO2和純CO2氣體)制備碳化鎢/鐵基堆焊層，對(duì)不同保護(hù)氣體下WC顆粒溶解擴(kuò)散、堆焊層組織、硬度及耐磨性進(jìn)行研究.結(jié)果表明，采用純氬氣保護(hù)堆焊時(shí)，WC顆粒的溶解擴(kuò)散層寬度約為3μm，WC顆粒邊緣以須狀共晶組織為主，焊層顯微硬度為790HV±20HV，磨損量為mg；保護(hù)氣體為純CO2時(shí)，擴(kuò)散層寬約為5μm，共晶組織形態(tài)為菊花狀、魚骨狀或類團(tuán)絮狀，顯微硬度為590HV±15HV，堆焊層表面磨損程度小，磨損量為mg，較純氬氣保護(hù)降低了63%倍，耐磨性相對(duì)較好.關(guān)鍵詞：保護(hù)氣體；碳化鎢；堆焊層；顯微組織；耐磨性0序言氣體保護(hù)藥芯焊絲堆焊技術(shù)操作簡(jiǎn)便、效率高，可有效提高設(shè)備耐磨、耐熱等特殊使用性能，延長(zhǎng)材料壽命，降低生產(chǎn)成本，廣泛應(yīng)用于零件修復(fù)與生產(chǎn)再制造。從焊縫強(qiáng)度級(jí)別上看，490MPa級(jí)和590MPa級(jí)的藥芯焊絲已普遍適用；陜西品質(zhì)藥芯焊絲

    三個(gè)堆焊層的母材硬度值基本一樣，而焊層整體硬度均遠(yuǎn)高于母材.硬度值由母材向焊層過渡時(shí)，在熔合區(qū)處有明顯陡升現(xiàn)象，存在硬度梯度，且純氬氣保護(hù)時(shí)極大，純CO2氣體保護(hù)時(shí)極小，這是因?yàn)楫?dāng)保護(hù)氣體中含CO2時(shí)，會(huì)對(duì)C，Cr，Mn等部分元素造成一定的氧化燒損，元素間濃度梯度降低，擴(kuò)散程度減弱，硬質(zhì)碳化物的形成量在過渡區(qū)相對(duì)減少，硬度梯度降低，陡升幅度變小，對(duì)改善界面力學(xué)性能有利[8].焊層中的顯微硬度值存在波動(dòng)，并偶有“峰值”出現(xiàn)，這與焊層中的微觀組織成分和形態(tài)密切相關(guān).由于堆焊層中含有未完全溶解的球形WC顆粒、WC燒損擴(kuò)散形成的共晶組織、反應(yīng)析出的硬質(zhì)碳化物以及基體等多種硬度不同的復(fù)雜相，因此堆焊層內(nèi)的顯微硬度值必然不穩(wěn)定.純氬氣體保護(hù)時(shí)堆焊層硬度值極大，約為790HV±20HV；純CO2氣體保護(hù)時(shí)硬度值極小，約為590HV±15HV；80%Ar+20%CO2混合氣體保護(hù)時(shí)硬度值居中，接近700HV.圖6堆焊試樣的剖面顯微硬度值分布Distributionofmicrohardnesscurvesofdifferentspecimencross-section堆焊試樣表面磨損情況見表2，純氬氣體保護(hù)堆焊試樣的磨損量極大為mg，而另外兩個(gè)試樣的磨損量相近，分別為mg.一般認(rèn)為，金屬材料的硬度可以在一定程度上反映其耐磨性。四川實(shí)用藥芯焊絲焊接工藝性能包括電弧穩(wěn)定性、飛濺顆粒大小及數(shù)量、脫渣性、焊縫外觀與形狀等。

    a)是觀察使用發(fā)明例2來制造的藥芯焊絲的照片，(b)是放大(a)的外皮部分的照片。通過圖1可知，外皮處于較為同質(zhì)的狀態(tài)，因此可知能夠確保良好的拉拔加工性。另一方面，通過圖2可以確認(rèn)，外皮不均質(zhì)，因此可知難以確保良好的拉拔加工性。綜上所述，根據(jù)本發(fā)明，通過適當(dāng)控制合金組成和制造條件，可以明顯改善焊接部偏析的發(fā)生，同時(shí)可以減少助焊劑內(nèi)合金元素，從而增加用于改善焊接操作性的助焊劑含量，因此能得到低溫韌性和焊接操作性優(yōu)異的藥芯焊接用冷軋鋼板。因此，使用本發(fā)明的冷軋鋼板，可以減少導(dǎo)致工藝成本上升的助焊劑內(nèi)合金元素的添加量，并且明顯減少焊接部?jī)?nèi)偏析，從而可以減少焊接部龜裂的發(fā)生，而且可以確保焊接部件的穩(wěn)定的操作性，因此能降低產(chǎn)品的材質(zhì)偏差，在成本節(jié)約和操作性改善方面上也有效果。

    以面積％計(jì)，本發(fā)明的冷軋鋼板推薦具有由1～6％的碳化鐵和余量的鐵素體構(gòu)成的微細(xì)組織。當(dāng)所述碳化鐵的分?jǐn)?shù)低且小于1％時(shí)，無法促進(jìn)碳化物的析出，并且因鋼中固溶元素而成為顯示應(yīng)變時(shí)效缺陷的原因，但是，當(dāng)碳化鐵分?jǐn)?shù)超過6％時(shí)，不只成為拉拔加工時(shí)龜裂的原因，還存在耐蝕性變差的問題，因此所述碳化鐵的分?jǐn)?shù)推薦具有1～6％的范圍，可以更推薦為～％。本發(fā)明的冷軋鋼板的延伸率可以為40％以上。由于滿足這種物理性質(zhì)，可推薦用作藥芯焊絲用材料。當(dāng)延伸率小于40％時(shí)，在焊絲的拉拔加工時(shí)截面收縮率變小，從而可能發(fā)生使制管加工性變差且加工時(shí)發(fā)生諸如撕裂的龜裂的問題。此外，根據(jù)本發(fā)明制造的冷軋鋼板的焊接部偏析指數(shù)為％以下，在-40℃下的低溫沖擊能量可以是50j以上。更具體地，表示使用利用本發(fā)明的冷軋鋼板制造的藥芯焊絲焊接的焊接部的偏析指數(shù)，焊接部偏析指數(shù)是利用在焊接部的整個(gè)面積中由添加元素引起的偏析部所占的面積的比來表示。在焊接部發(fā)生偏析時(shí)，加工時(shí)應(yīng)力集中在偏析部而成為斷裂的原因。在焊接后第2次加工時(shí)，為了防止由于焊接部偏析而引起的撕裂，焊接部的偏析指數(shù)推薦為％以下，可以更推薦為％以下。在以往的藥芯焊絲中，為了確保低溫韌性，將鎳。調(diào)整焊劑的成分和比例極為方便和容易，可以提供所要求的焊縫化學(xué)成分。

    該區(qū)域組織以γ-Fe為主.圖2WC顆粒及周圍組織的金相圖MetallographicstructureofWCparticlesandadjacentarea堆焊層顯微組織及分布圖5為不同保護(hù)氣體下WC/鐵基堆焊層的剖面及表面顯微組織.上側(cè)堆焊層與下側(cè)母材間的界面結(jié)合良好，并由于原子序數(shù)小的碳元素的擴(kuò)散遷移能力強(qiáng)，在熔合區(qū)生成一條黑色馬氏體帶.結(jié)合堆焊層XRD圖譜可知，堆焊層主要由胞狀γ-Fe基體，M7C3，M3C和M23C6型碳化物，高硬度富鎢相Fe6W6C，F(xiàn)e3W3C及WC和W2C組成，其中M表示Fe，Cr，Mn，Mo元素.馬氏體帶上方晶粒沿?zé)崃髂鎮(zhèn)鲗?dǎo)方向，快速凝固生長(zhǎng).近熔合線處的溫度梯度G較大，結(jié)晶速度R較慢，成分過冷度極小，從而形成了一層白色平面晶；隨著液固界面不斷推進(jìn)，溫度梯度G逐漸減小，結(jié)晶速率R逐漸增大，成分過冷增強(qiáng)，晶粒生長(zhǎng)方式由無晶核的平面晶發(fā)展為沿著垂直于界面方向生長(zhǎng)的柱狀樹枝晶；焊層表面受空氣的熱傳導(dǎo)作用，能量有所散失，形核能力增強(qiáng)，利于形成等軸樹枝晶[7]，如圖5b，圖5d，圖5f所示.圖3不同保護(hù)氣堆焊層的WC顆粒周圍顯微組織SEMmicrographsofWCparticlesandadjacentareas表1圖3中各微區(qū)元素含量分析結(jié)果(質(zhì)量分?jǐn)?shù)。藥芯焊絲可用于焊接各種類型的鋼結(jié)構(gòu)，包括低碳鋼、低合金高強(qiáng)鋼、低溫鋼、耐熱鋼、不銹鋼及耐磨堆焊等。四川藥芯焊絲品牌

低碳鋼及高強(qiáng)鋼用藥芯焊絲的品種多、用量大。陜西品質(zhì)藥芯焊絲

    所述焊接部件是使用直徑為，并且使用先導(dǎo)(pilot)焊機(jī)對(duì)以電壓為29伏特、電流為150～180a、焊接速度為每分鐘14cm的條件制造的焊接部件實(shí)施試驗(yàn)。[表1][表2][表3]通過所述表1至表3可知，對(duì)于滿足本發(fā)明提出的合金組成和制造條件的發(fā)明例1至9，不只通板性良好，而且還滿足了作為所期望的藥芯焊絲用冷軋鋼板的材質(zhì)基準(zhǔn)的40％以上的延伸率。此外，制造成焊接部件的焊絲偏析指數(shù)也小于％，因此在第2次加工時(shí)不會(huì)發(fā)生焊接部的撕裂或龜裂，從而能夠確保優(yōu)異的加工性。并且，在-40℃中的沖擊能量也是50j以上，從而能夠確保優(yōu)異的低溫韌性。另一方面，比較例1至4滿足本發(fā)明提出的合金組成而沒有滿足制造條件，可以確認(rèn)其軋制通板性(比較例1至3)和退火通板性(比較例4)變差，并且其延伸率低于目標(biāo)或在-40℃中的沖擊能量為50j以下或拉拔加工性不良。比較例5至9滿足本發(fā)明提出的制造條件而沒有滿足合金組成，比較例10均未滿足合金組成和制造條件?？梢源_認(rèn)比較例5至**部分沒有滿足本發(fā)明的目標(biāo)延伸率、焊接部偏析指數(shù)及沖擊能量等，而且通板性也不良。此外，在拉拔加工時(shí)發(fā)生了撕裂或者龜裂。圖1和圖2分別是觀察發(fā)明例2和比較例5的微細(xì)組的照片，。陜西品質(zhì)藥芯焊絲

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