第33卷第9期 2012年9月
焊接学报
TRANSACTIONSOFTHE CHINAWELDINGINSTITUTION
Vol.33
No.9
September2012
无渣含锯自保护堆焊药芯焊丝的研制
刘大双，刘仁培，邱悦，高文良（南京航空航天大学材料科学与技术学院，南京210016）
摘要：采用Fe-Cr-Nb-C堆焊合金体系，通过大量试验研制出焊接工艺性能和力学性能良好的无渣含锯自保护药芯焊丝，结果表明，在药芯中不添加任何造渣剂的情况下，药芯中各组分含量（质量分数）锰铁为12%、硅铁为6%、石墨为8%、钛铁为4%且其它组分合适时，自保护药芯焊丝的焊接工艺性能良好；该堆焊层组织由奥氏体、少量马氏体、一次碳化物及共晶物组成，随着钜含量的增加，硬度值先降后增，在锯铁含量3% 时，最低硬度值为41.1HRC.在碳含量有限的条件下，锯在焊接过程中形成碳化物质
点，一方面增加了含锯硬质相，另一方面对碳化铬的形成造成影响关键调：自保护药芯焊丝：堆焊：无渣；锯
中图分类号：TC422.3文献标识码：A文章编号：0253-360X(2012)09-0073-04
0序言
药芯焊丝具有熔敷速度极快，药芯组分合金药粉占据比重大且调节便捷、自动化程度较高等优点正成为21世纪最有发展前景的堆焊材料堆焊焊丝一般依靠在焊接冶金过程中生成的碳化物作为抗磨质点，配合具有良好强韧性的基体组织来达到耐磨的目的，因此需要在药芯中添加足够的碳化物形成元素，如添加Cr，Mo，W，V.Ti，Nb等元素来改善堆焊组织，获得更佳的耐磨性能]，一般来说堆焊金属中是否过渡有足够的合金，是研制堆焊药芯焊丝的关键所在，为了提高堆敷金属中的合金含量，主要有3种途径，一是提高合金元素的过渡系数：二是尽量增大药芯中合金粉末的添加量：三是增加填充率，由于无渣自保护药芯焊丝在药芯中基本不添加矿物粉末，从而最大限度地增大了合金粉的装填量，有利于增加填充率，提供了调整焊丝耐磨性能的广阔空间和内在潜力，Fe-Cr-C系堆焊合金以其硬度高、综合性能好、价格低廉被广泛应用于耐低应力磨料磨损的工矿环境[2]，同时锯的碳化物熔点高（3480℃）、硬度高（2400HV），是十分理想的耐磨颗粒，文中采用Fe-Cr-Nb-C合金体系，通过大量试验开发出焊接工艺性能和力学性能良好的无渣自保护堆焊药芯焊丝，并探讨了药芯组分对焊丝工艺性
能和显微组织的影响。收稿日期：2011-0720
基金项目：江苏省普通高校研究生科研创新计划资助项目（CXLX12
_0150)
万方数据
1
试验方法
刘大双
无渣自保护药芯焊丝保护效果的实现
1.1
自保护药芯焊丝的保护机理主要有3种，造气保护、造渣保护和合金元素保护，自保护药芯焊丝的渣系大致可分为钛型（酸性）、钙钛型（碱性或中性）和钙型（碱性）等三大类[3，从保护机理上来说，这些渣系或偏重于渣一气联合保护，或偏重于渣一金属联合保护，无论何者都离不开熔滴阶段形成的熔渣的隔绝空气和协助成形作用，突破传统渣系的设计思路，开发一种依靠气体一金属联合保护的新型焊丝，不仅在理论上可行，而且其成功研制将会丰富传统渣系的种类，进一步完善焊接冶金理论，综合考虑到造气脱氧作用，以及耐磨堆焊材料对含碳量的需求和无渣化的实现，文中最终确立石墨作为造气组分，并添加一定量的中碳锰铁，利用锰高温气化形成的气囊保护熔滴和熔池，同时在焊丝中添加75号硅铁、钛铁、铝镁合金等合金粉，完成合金元素保护，此外药芯组分中添加一定量的锯铁、钼铁、高碳铬铁，通过正交设计试验得到焊丝的基本配方，正交设计的因素水平如表1所示.根据试验因素水平表和正交表L（3*），得到工艺性能试验见表2.
试验采用H08A钢带（12mm×0.5mm），将国产焊接原材料包在钢带中，制成直径为2.4mm、填充率为35%、截面形状为搭接的Fe-Cr-C系自保护药芯焊丝，并在此基础上考察锯对焊丝微观组织和