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.沈陽工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，沈陽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。大多數(shù)為鈦型渣系，焊接工藝性好，焊接生產(chǎn)率高；貴州藥芯焊絲批發(fā)商

    1試驗(yàn)條件與方法試驗(yàn)條件試驗(yàn)用焊絲為哈爾濱焊接研究所生產(chǎn)的全位置自保護(hù)耐磨堆焊藥芯焊絲AP-55,該焊絲為高氟化物強(qiáng)堿性渣系，渣系主要組分含量比例范圍見表1，堆焊熔敷金屬的化學(xué)成分見表2，硬度為55HRC。表1焊絲AP-55渣系主要組分含量比例范圍(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)氟化物總量碳酸鹽總量Al,REMg,Si氧化物總量45～554～812～168～124～6試驗(yàn)用試板為Q345鋼，尺寸為300mm×100mm×20mm；試驗(yàn)用焊機(jī)為唐山松下APNA-AUTOKRⅡ500型晶閘管電源焊機(jī)。表2AP-55焊絲堆焊熔敷金屬化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)電弧穩(wěn)定性測(cè)試方法測(cè)試設(shè)備為北京工業(yè)大學(xué)與漢諾威大學(xué)合作研制的AHXXⅡ焊接電弧分析儀。使用焊接小車在水平位置行走堆焊，采集焊接過程的電信號(hào)參數(shù)；設(shè)置采樣時(shí)長為每次5s，電信號(hào)的時(shí)間分辨率為5μs。采集如下電參數(shù)信息：電弧電壓瞬時(shí)值u(t)、焊接電流瞬時(shí)值i(t)；電弧電壓和焊接電流波形圖、概率密度分布圖；電弧電壓和焊接電流平均值、準(zhǔn)偏差及變異系數(shù)。飛濺率測(cè)試方法飛濺率測(cè)試試驗(yàn)參照標(biāo)準(zhǔn)GB/T25776—2010《焊接材料焊接工藝性能評(píng)定方法》。首先將尺寸為200mm×100mm×20mm的試板立放在厚度大于3mm的紫銅板上；然后在紫銅板上放置一個(gè)約1mm厚的紫銅薄板，防止飛濺散失。比較好的藥芯焊絲電話調(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。

    研制一種與2505雙相不銹鋼組織匹配的藥芯焊絲，得到具有高耐蝕性能和力學(xué)性能的焊接接頭可進(jìn)一步推廣雙相不銹鋼2505的使用?！景l(fā)明內(nèi)容】[0005]本發(fā)明的目的是提供一種2505雙相不銹鋼用自保護(hù)型藥芯焊絲，其焊接接頭具有較高的耐腐蝕性能和力學(xué)性能。[0006]本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種2505雙相不銹鋼用自保護(hù)型藥芯焊絲的制備方法。[0007]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，2505雙相不銹鋼用自保護(hù)型藥芯焊絲，由外皮和藥芯組成，藥芯按質(zhì)量百分比由以下組分組成:金屬鉻38%-50%，金屬鎳10%-15%,鉬3%-5%,電解錳2%-4%，石英4%-6%，氟化鈣6%-10%，金紅石5%_7%，氧化鋁2%-4%，鋁鎂粉3%_6%，余量為鐵粉，以上組分質(zhì)量百分比之和為100%。[0008]本發(fā)明的特點(diǎn)還在于:[0009]外皮材料為304不銹鋼鋼帶。[0010]該藥芯焊絲中藥芯的填充率(質(zhì)量比)為23%-25%。[0011]該藥芯焊絲的直徑為。[0012]本發(fā)明所采用的另一個(gè)技術(shù)方案是，2505雙相不銹鋼用自保護(hù)型藥芯焊絲的制備方法，具體步驟如下:[0013]步驟1，按質(zhì)量百分比分別稱取金屬鉻38%-50%，金屬鎳10%-15%,鉬3%-5%,電解錳2%-4%，石英4%-6%，氟化鈣6%-10%，金紅石5%-7%，氧化鋁2%-4%，鋁鎂粉3%_6%，余量為鐵粉，以上組分質(zhì)量百分比之和為100%。

    ni)等的元素作為非母材的助焊劑的合金元素來添加，并且發(fā)生焊接部的偏析指數(shù)上升的問題，但是使用本發(fā)明的冷軋鋼板時(shí)，可以明顯減少如上所述的偏析原因，并且可以將焊接部偏析指數(shù)確保為％以下。另外，在實(shí)驗(yàn)溫度-40℃下需要將評(píng)價(jià)焊棒的低溫穩(wěn)定性的沖擊實(shí)驗(yàn)時(shí)的沖擊能量確保為50j以上。當(dāng)在-40℃下的沖擊實(shí)驗(yàn)中獲得的沖擊能量值降低到50j以下時(shí)，成為低溫環(huán)境中焊接部等因低溫沖擊等而引起龜裂的原因，從而對(duì)焊接結(jié)構(gòu)物的安全性產(chǎn)生問題，因此需要確保50j以上的沖擊能量。在所述-40℃下的低溫沖擊能量更推薦為55j以上。下面，詳細(xì)說明本發(fā)明的藥芯焊絲用冷軋鋼板的制造方法。本發(fā)明的藥芯焊絲用冷軋鋼板的制造方法包括以下步驟：將滿足所述合金組成的板坯加熱到1100～1300℃；對(duì)加熱的所述板坯進(jìn)行熱軋，以使其熱終軋溫度達(dá)到880～950℃，從而獲得熱軋鋼板；在550～700℃的溫度范圍下，對(duì)所述熱軋鋼板進(jìn)行收卷；以50～85％的壓下率，對(duì)收卷的所述熱軋鋼板進(jìn)行冷軋，以獲得冷軋鋼板；以及在700～850℃的溫度范圍內(nèi)，對(duì)所述冷軋鋼板進(jìn)行連續(xù)退火。首先，將板坯加熱到1100～1300℃。這是為了順利進(jìn)行后續(xù)的熱軋工藝且對(duì)板坯的同質(zhì)化處理。當(dāng)板坯加熱溫度小于1100℃時(shí)。焊接時(shí)粉劑在電弧作用下變成熔渣和氣體，起到造渣和造氣保護(hù)作用，不用另加氣體保護(hù)。

    焊條和實(shí)心焊絲電弧焊極性對(duì)電弧力、弧柱區(qū)熱量分布、熔滴過渡、工藝性能的影響研究已較為成熟[2]。近年來對(duì)不同渣系類型藥芯焊絲的極性研究也逐步展開，如王寶、劉海云等人[3-4]采用電弧分析儀和高速攝像方法對(duì)藥芯焊絲CO2氣保護(hù)、自保護(hù)焊接過程中極性對(duì)電弧穩(wěn)定性的影響做了較為詳細(xì)的研究，分析了不同極性條件下熔滴過渡形態(tài)和電弧現(xiàn)象。也有學(xué)者在研究水下高壓干法GMAW焊接工藝性時(shí)指出[5-6]，高壓環(huán)境下采用直流正接方式焊接，由于無法滿足形成熔滴反彈型飛濺的條件，同參數(shù)下的飛濺現(xiàn)象較直流反接有明顯改善。目前，用于耐磨堆焊的藥芯焊絲基本都使用直流反接施焊，但是哈爾濱焊接研究所新開發(fā)的AP-55焊絲采用直流正接堆焊時(shí)工藝性能更優(yōu)，因此研究不同焊接極性對(duì)該類焊絲工藝性能的影響，不僅完善了藥芯焊絲電弧焊極性研究的不足，而且對(duì)于后續(xù)該類堆焊藥芯焊絲的開發(fā)也具有指導(dǎo)意義?；诓煌恢枚押傅脑囼?yàn)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)其他位置堆焊時(shí)，極性對(duì)AP-55焊絲工藝性能的影響與水平位置堆焊試驗(yàn)結(jié)果相類似。因此，文中重點(diǎn)討論在水平位置堆焊時(shí)極性對(duì)AP-55焊絲工藝性能的影響。從性能上看，有的側(cè)重于工藝性能，有的側(cè)重于焊縫力學(xué)性能和抗裂性能；青海藥芯焊絲采購

焊接時(shí)應(yīng)依焊材標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格控制道間溫度，常見的奧氏體不銹鋼焊絲應(yīng)控制道間溫度≤150℃。貴州藥芯焊絲批發(fā)商

    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.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)。貴州藥芯焊絲批發(fā)商

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