一种无药皮耐热耐磨铸铁合金堆焊焊条及其制造方法 【技术领域】
本发明属于焊接技术领域，涉及一种用于设备零部件表面堆焊一层耐热耐磨铸铁合金的焊条及其制造方法。
背景技术
矿山、冶金、化工、机械等行业使用的机械设备零部件很多需要具有耐热耐磨性，传统上主要采用整体铸造、复合铸造和整体锻造等方式加工制作。整体锻造备件和铸钢备件的机械强度高，但硬度低，不耐磨；整体铸铁备件的硬度高，但机械强度低，承受冲击能力差；复合铸造备件虽然在一定程度上解决了硬度与机械强度的矛盾，但由于铁与钢的结合部位相互融合不好，在使用过程中硬度较高的铸铁部分容易脱落；因此，现在已有采用在钢基体上堆焊耐磨耐热合金的方式制造备件，使耐磨耐热合金很好地熔合在钢基体上。目前采用的是带药皮的合金焊条，通过药皮过渡的方式获得所需的成份。但有药皮的合金焊条焊完后表面都有焊渣需清除，焊条焊后清理焊渣时间长，也不容易清理干净。为保证备件的耐磨性，堆焊金属的碳当量高，要减少焊缝的裂纹就需保持高的层间温度，焊后焊缝仍处于高温时就必须把焊渣清理干净，而高温时，焊渣的附着力较强，很难将其清理干净，容易形成夹渣缺陷。对于堆焊层厚度较大的备件，堆焊的质量不能得到保证。
【发明内容】
本发明提供一种直接堆焊，无需药皮(保护剂)保护的耐热耐磨铸铁合金堆焊焊条。
本发明的技术方案是：
焊条没有药皮，只有焊芯，焊芯的成份为(wt％)：C：2.5～6.5％、Si：0.4～2.5％、Mn：0.4～1.5％、Cr：16～35％、Nb：0.0～1.5％、Mo：0.0～3.5％、Ni：0.0～2.0％、W：0.0～2.5％、V：0.0～2.0％、Ti：0.0～0.8％、Cu：0.0～1.00％、S≤0.08％、P≤0.10％、O≤0.08％、N≤0.08％、Al≤0.10％，其余为Fe。
焊条用中频或工频感应电炉熔炼铁水，用砂型铸造、消失模铸造、金属型铸造等铸造方法制造。
由于本发明的焊条是高合金铸铁焊条，碳当量很高，堆焊时，在高温作用下，焊条中的碳与铁液中的氧发生反应生成CO气体，对金属液起保护作用，同时，铁液中的硅、锰也会脱除掉铁液中的部分氧，因此，铁液中的氧含量并不高。而硫和磷的含量可通过熔炼焊条金属时加以控制，以减小焊缝地热裂倾向。虽然焊条缺乏药皮的保护作用，焊缝成型差一些，堆焊层内部的氮、氢含量高一些，但基本上不影响备件的使用，因为一方面这些备件的精度往往要求不高，另一方面，备件使用时本身温度高，几乎不存在氢引起的冷裂纹问题。
与有药皮合金焊条相比，本发明具有以下优点：
1、由于焊条没有药皮，焊接过程中不用清理焊渣，焊接生产效率高，减轻了工人的劳动强度。
2、由于焊接过程中不用清理焊渣，焊缝层间温度高，层间熔合好，可有效减少备件堆焊时裂纹的产生。
3、由于不带药皮的焊条可直接铸造而成，生产工艺简单。
4、带药皮的焊条药皮较脆，易脱落，焊条易受潮，焊前需烘烤，使用成本高；而不带药皮的焊条则使用、运输方便，成本低。
【具体实施方式】
下面结合实施例对本发明作进一步描述：
实施例1
采用中频感应炉冶炼铁水，其成份(wt％)为：C：4.8％、Si：1.6％、Mn：1.0％、Cr：23％、S：0.046％、P：0.038％，O≤0.01％，N≤0.01％，Al≤0.02％，其余为Fe。用普通型砂造好φ14mm×350mm的铸造型腔，将型腔喷涂上石墨涂料，烘干后浇注。铁水出炉温度为1500±20℃，浇注温度为1430±20℃，待铁水在型腔中冷却到室温后就制成焊条，将焊条表面的砂及涂料清理干净即可使用。
焊条的堆焊金属表层平均硬度值HRC＝56。
实施例2
采用中频感应炉冶炼铁水，其成份(wt％)为：C：2.5％、Si：0.4％、Mn：0.4％、Cr：16％、S：0.046％、P：0.038％，O≤0.01％，N≤0.01％，Al≤0.02％，其余为Fe。用普通型砂造好φ14mm×350mm的铸造型腔，将型腔喷涂上石墨涂料，烘干后浇注。铁水出炉温度为1500±20℃，浇注温度为1430±20℃，待铁水在型腔中冷却到室温后就制成焊条，将焊条表面的砂及涂料清理干净即可使用。
焊条的堆焊金属表层平均硬度值HRC＝42。
实施例3
采用中频感应炉冶炼铁水，其成份(wt％)为：C：6.5％、Si：2.5％、Mn：1.5％、Cr：35％、Nb：1.5％、Mo：3.5％、Ni：2.0％、W：2.5％，V：1.5％、Ti：0.8％、Cu：0.2％、S：0.046％、P：0.038％，O≤0.01％、N≤0.01％、Al≤0.02％，其余为Fe。用普通型砂造好φ14mm×350mm的铸造型腔，将型腔喷涂上石墨涂料，烘干后浇注。铁水出炉温度为1500±20℃，浇注温度为1430±20℃，待铁水在型腔中冷却到室温后就制成焊条，将焊条表面的砂及涂料清理干净即可使用。
焊条的堆焊金属表层平均硬度值HRC≥60.0。
实施例4
采用中频感应炉冶炼铁水，其成份(wt％)为C：5.0％、Si：1.8％、Mn：1.1％、V：1.0％、Cr：23％、Nb：0.22％、S：0.046％、P：0.038％、O≤0.01％、N≤0.01％、Al≤0.02％，其余为Fe。用普通型砂造好φ14mm×350mm的铸造型腔，将型腔喷涂上石墨涂料，烘干后浇注。铁水出炉温度为1500±20℃，浇注温度为1430±20℃，待铁水在型腔中冷却到室温后就制成焊条，将焊条表面的砂及涂料清理干净即可使用。
焊条的堆焊金属表层平均硬度值HRC≥58.5。
实施例5
采用中频感应炉冶炼铁水，其成份(wt％)为：C：5.0％、Si：2.0％、Mn：1.1％、V：0.50％、Cr：26％、Mo：2.0％、Ni：1.5％、W：2.0％、Ti：0.20％、Cu：0.01％、S≤0.030％、P≤0.030％、O≤0.001％、N≤0.001％、Al≤0.01％，其余为Fe。用普通型砂造好φ14mm×350mm的铸造型腔，将型腔喷涂上石墨涂料，烘干后浇注。铁水出炉温度为1500±20℃，浇注温度为1430±20℃，待铁水在型腔中冷却到室温后就制成焊条，将焊条表面的砂及涂料清理干净即可使用。
焊条的堆焊金属表层平均硬度值HRC≥60.0。
用本发明实施例1的焊条堆焊130M2烧结机标准衬板，衬板的平均使用寿命为24个月，而用采用整体铸造方法制造的相同尺寸的耐热耐磨铸钢标准衬板在相同烧结机上的平均寿命为12个月。
用本发明实施例2的焊条堆焊WC-1000型破碎机锤头，锤头的平均使用寿命约2000小时，是高锰钢铸造锤头寿命的10倍。
用本发明实施例3的焊条堆焊1300m3高炉旋转溜槽衬板，衬板的平均使用寿命为10个月，而采用Cr25MoNiW材质整体铸造的衬板平均寿命为4～5个月。
用本发明实施例4的焊条堆焊130M2烧结机水冷篦板，水冷篦板的平均使用寿命为10个月，而用采用复合铸造方法制造的相同尺寸的水冷篦板在相同烧结机上的平均寿命为3个月。
用本发明实施例5的焊条堆焊130M2烧结机刮料板，刮料板在烧结机上的平均使用寿命为12个月，而用整体铸造的相同尺寸的耐热耐磨铸钢刮料板在相同烧结机的平均寿命为6个月。
本发明耐热耐磨铸铁合金无药皮堆焊焊条，也适用于制作其他矿山、冶金、化工、机械行业的耐热耐磨备件。