碳化铌耐磨堆焊药芯焊丝

堆焊药芯焊丝及其应用（培训材料01）山东德运焊业有限公司技术部2008年10月堆焊药芯焊丝及其应用药芯焊丝虽然已有六十多年的历史，但广泛应用还是近十几年的事，其主要原因在于它的制造工艺及其焊丝内填充药粉不成熟和不完善。

直到二十世纪90年代后，人们才逐渐掌握了各种药芯焊丝的配粉和制造技术，其应用才蓬勃发展起来。

近年来，我国药芯焊丝的发展和应用也越来越受到重视，除加强国内研制开发外，还与国外合作，引进了国外的先进设备和技术，开始大力推广和应用。

众所周知，堆焊是硬面领域的一个重要分支，也是焊接领域中的一个重要分支，其物理本质、冶金过程和热过程的基本规律与一般焊接没有区别。

堆焊技术可用于零件的修复和制造，能增加零件表面的耐磨、耐热、耐蚀等性能，其产品是一种复合零件，其效果既能提高零件的使用寿命，又能大量减少贵金属的消耗，经济效益和社会效益都非常显著。

采用药芯焊丝堆焊制作堆焊层，与其他硬面工艺相比，有非常明显的优点：1、与合金粉末热喷涂（焊）相比，药芯焊丝堆焊层厚度不受限制，而粉末涂层厚度一般不超过5mm；其堆焊层的结合强度与一般焊接相当（＞750MPa），而粉末涂层结合强度有20~250Mpa。

2、用药芯焊丝堆焊其焊材利用率为97%，而手工电焊条堆焊材料的利用率为55%~65%，热喷涂（焊）合金粉末的材料利用率50~80%。

3、用药芯焊丝能制造出实心焊丝不能制造的高合金、高硬度材料。

4、用药芯焊丝比实心焊丝更容易调整成分，能适应中、小批量生产，方便灵活，制造成本也低。

5、药芯焊丝堆焊速度为8~12kg/h，而手工电焊堆焊速率为1~3kg/h，气焊堆焊速率为1~4kg/h。

堆焊不但速度快，而且堆焊层表面比较平整，操作方便，容易掌握。

以上是药芯焊丝堆焊的优点，在制作大面积硬面时，更显突出。

堆焊药芯焊丝的制造方法有两种：一种是用低碳钢或不锈钢镍、钴带材，经多辊连轧机轧成U型，将预配置好的合金粉末（如合金成分、粒度分布、一定的比重和流动性等）填充进去，在连续轧制封闭开口形成有缝药芯焊丝。

——焊丝的研发与应用北京固本科技有限公司胡建平唐亮摘要研发了一种用于挤压辊耐磨花纹堆焊焊丝，介绍分析了堆焊层的组织、硬度、化学成分、抗裂性能及其实际使用情况。

关键词：挤压辊；耐磨堆焊；碳化铌辊压机即高压辊磨。

它是将喂入的物料通过两个反向旋转的磨辊间隙时，在高压作用下，被粉碎并压成料饼。

当此应力超过材料疲劳强度时，在表层形成裂纹，裂纹扩展、连接、剥落，产生疲劳磨损，最终导致挤压辊不能正常工作。

为此根据挤压辊的磨损形式及特点，消化吸收德国相关技术，采用碳化铌代替高铬，开发出新型辊压机耐磨花纹堆焊焊丝，并对堆焊层的组织及性能做了研究。

与普通高铬铸铁型堆焊焊丝相比，选用碳化铌作为硬质相的优势：首先，高铬合金铸铁堆焊材料由于铬和碳含量高，组织中的高硬度Cr7C3初生碳化物显微硬度高，依靠高硬度的碳化物来抵抗磨损，但碳化铬对堆焊基体的割裂作用大；其次，与碳化铬相比，碳化铌提高焊缝韧性，能达到即耐磨又抗高应力冲击的目的。

2试验方法2.1硬度试验采用HRC-150型洛氏硬度计测量试样焊态硬度，试样为经打磨、抛光的金相试样。

载荷为150KG（HRC），加载时间为5 s，保荷时间为3 s，每个试样连续测定5个点，取算术平均值。

两压痕中心间的距离或任一压痕中心距试样边缘的距离不小于3 mm。

结果见表1。

表1 两种焊丝宏观硬度HRCNbC辊压机耐磨花纹焊丝ZD31060-63 58-632.2金相分析选用碳化铌（NbC）来代替碳化铬。

碳化铌显微硬度为2400Hv，比碳化铬更耐磨。

碳化铌可细化堆焊层晶粒，提高堆焊层韧性和抗冲击性。

另外，碳化铌比碳化铬尺寸更小见图1，这样就能保证高抗磨性的同时，最大限度的降低了焊缝的开裂倾向。

通过SEM和XRD 可确定堆焊层组织为马氏体和残余奥氏体分布大量的NbC硬质相图1 堆焊层扫描电镜SEM2.3磨损试验堆焊层利用线切割方法制取尺寸为57mm×25mm×5mm的试样作为磨料磨损试样。