大型冷冲模铸铁镶块堆焊焊条的研制及应用

厚度为 80;;!用砂轮将堆焊 层 表 面 清 理 出 金 属 光 泽
后!用钼丝切割机在堆焊表层切出 1G 1G "H4;;5的
试样 D块!作为磨损试验上试样$磨损试验下试样4外
径 C0;;!内径 "D;;!厚 "0;;5为 I1钢!经淬火F
低温回火处理!硬度为 D"/E-$在 **B.00型磨损试
中 图 分 类 号 ,89)##%!
文 献 标 识 码 ,:
文 章 编 号 ,!’’!;&<!)$#’’)+’#;’’’);’&
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,’钒 是 强 碳 化 物 形 成 元 素!,-具 有 很 高 的 硬 度 和 耐 磨 性 !并 多 呈 弥 散 分 布 !阻 止 堆 焊 层 金 属 晶 粒 的 过 分 长 大!钒含量在 "#左右为 宜!过 多 则 会 使 堆 焊 层 金 属的磨削性能变坏$
. 焊芯与焊条药皮配方的确定
考 虑 到 立 足 于 工 业 生 产 实 际 条 件 和 成 本!焊 芯 选 用 低 碳 钢 芯 /012!靠 含 有 多 种 合 金 元 素 的 焊 条 药 皮 来过渡相应的合金成分$
药皮配方的设计应保证焊条具有良好的工艺性
能 !并 满 足 所 设 计 的 合 金 化 成 分 $考 虑 各 种 原 料 的 来 源 及 生 产 应 用 的 可 能 性!试 验 采 用 石 墨 4粉 末 状53硅 铁3 金 属 锰 粉 3高 碳 铬 铁 3钼 铁 3钒 铁 作 为 过 渡 合 金 原 料 $根 据 文 献 6)7中 有 关 元 素 的 过 渡 系 数 !首 先 选 定 一 过 渡 系 数 计 算 焊 条 药 皮 各 组 份 的 数 量!然 后 根 据 实 际 堆 焊 层 金 属 中 有 关 合 金 元 素 的 实 际 含 量!确 定 出 真 正 的 过 渡 系 数 !再 根 据 此 过 渡 系 数 对 焊 条 药 皮 成 分 进 行 调 整 !最 后使堆焊层金属的化学成分达到所设计的要求$
验 机 上 进 行 试 验!采 用 纯 滑 动 干 摩 擦!加 载 .JCK!下
试 样 转 速 为 .00L<;&=!每 组 试 样 先 进 行 "0;&=预 磨
损 !使 试 样 进 入 稳 定 磨 损 阶 段 后 !取 上 试 样 用 丙 酮 清 洗
干 净!在 感 量 为 万 分 之 一 的 IMB8.1型 分 析 天 平 上 称
$!%jkllmnmkopmqr%s tlmq%tun%tvwxjryuvzyvkxkun{uy|m}wyx~"!vuqrvun&&’’!&"jryuv(
#%"rm#y}wx"}vqxk}munyumm}yun$vqryuv}~jk$%vu~"&’k~vun)*!’’&"jryuv+
H(SEMFJE, 8)*+6,-6.5/563.60*1*+/162*341432*1*+/162*+64/535061355+61225*53.*1/60+4./51636*1*557*368/
堆 焊 层 化 学 成 分 用 美 国 A,BC型 光 电 分 析 仪 测 试 $结 果 表 明 !堆 焊 层 金 属 的 化 学 成 分 满 足 试 验 所 设 定 的化学成分万$方堆数焊据层硬度为 D0/E-!其金相组织见图 "$ 可 看 出 !堆 焊 层 组 织 为 马 氏 体 F 贝 氏 体 F 残 余 奥 氏
测试了新焊条堆焊层金属的化学成分-硬度-硬度梯度-金相组织"其结果均满足在铸铁基体上 堆 焊 制 造 冷 冲 模 镶 块 的 要
求"具有良好的焊接工艺性能.与常用冷冲模堆焊焊条 /&##相比"在相同条件下"新型焊条的耐磨性能优于 /&##.
关键词,堆焊焊条(冷冲模(镶块(耐磨性(012345267 合金
体F弥散分布的碳化物$过渡区组织为贝氏体F铁素 体!其 硬 度 虽 有 所 降 低!但 硬 度 梯 度 4见 图 .5分 布 合 理 !提 高 了 堆 焊 层 金 属 的 抗 开 裂 性 能 $
图 " 堆焊层的金相组织
图 . 硬度梯度分布
9(9 堆焊层金属的耐磨性能试验
在 10G C0G "04;;5的 铸 铁 试 块 上 堆 焊!堆 焊 层
01*0& 提 高 钢 的 耐 磨 性 "并 在 一 定 程 度 上 阻 止 马 氏 体 分 解 "提 高 钢 的 回 火 稳 定 性 并 产 生 二 次 硬 化 B&C.铬 含 量 太 高 时 易 使 堆 焊 层 组 织 和 弥 散 碳 化 物 不 均 匀 性 增 加"使 材 料 变 脆"同 时 也 不 符 合 我 国 的 资 源 状 况"参 照 资 料 B)C所述"铬元素的含量在 !%EF左右时较为适宜.
低"因而应用越来越广"特别是研制新型较大冲压件产 力学性能.经过多次试验分析"堆焊焊条采用 014523;
品时"镶块模具更具有无可比拟的优越性.采用在铸铁 267 合金系统.各合金元素的主要作用如下,
基 体 上 堆 焊 制 造 冷 冲 模 工 艺 "上 述 优 点 更 为 突 出 .目 前
0,碳是 决定 堆 焊 层 金 属 硬 度 的 主 要 元 素"它 不 仅
*9-*15,*3/411:%8)*+)*,5+41+6,-6.5/563")4123*..432,5+16./18+/81*60/)*)41204+535,*/4141*411.4/5.05*2061,43;
804+/81535/)*+61225*3:6*1253563/)*34.*60+4./5163%8)*6*411*.5./43/+6,-415.6360)41204+53514:*1.3*/6**3
使用的冷冲模堆焊焊条中"/&##焊条具有较高的堆焊 直接决定马氏体的硬度-形态及性能"而且是保证形成
层硬度和耐磨性"但堆焊工艺性较差"堆焊层金属易产 适量碳化物的必要条件.但含碳量增加会使焊接性能
生 裂 纹"且 在 生 产 应 用 中"堆 焊 的 模 块 易 产 生 崩 块( 变 差"根 据 资 料 B#C介 绍"在 冲 击 载 荷 作 用 下 的 高 强 韧
性!增加脱碳倾向!故硅元素的加入量为 "()#左右$ *+’钼 显 著 提 高 堆 焊 层 金 属 淬 透 性!并 具 有 细 化
晶 粒 的 作 用!在 提 高 材 料 强 度 的 同 时 又 能 提 高 材 料 的 韧 性 $钼 还 可 以 显 著 抑 制 第 二 类 回 火 脆 性 $钼 元 素 的 含 量在 "#左右$
P热加工工艺Q @RRS年第 @期
试验研究
O
余奥氏体太多会降低钢的硬度!故锰的含量约为 "#$ %&’硅几乎全部 溶 于 奥 氏 体 或 铁 素 体 中 起 固 溶 强
化 作 用 !硅 能 促 进 石 墨 化 !在 铸 铁 基 体 上 堆 焊 时 可 减 少 过 渡 区 的 白 口 倾 向 !改 善 堆 焊 层 金 属 的 结 合 性 能 $硅 在 起固溶强化作用的同时亦降低堆焊层金属的塑性和韧
23,由 于 堆 焊 合 金 中 铬 含 量 比 常 用 模 具 钢 低"加
! 堆焊焊条合金成分的选择确定
根 据 冷 冲 模 的 工 作 条 件"冷 冲 模 堆 焊 层 金 属 应 具 有 较 高 的 硬 度 及 合 理 的 硬 度 梯 度 分 布-良 好 的 冲 击 韧
入 适 量 锰 能 强 烈 提 高 淬 透 性 "并 起 固 溶 强 化 作 用 .锰 扩 大 奥 氏 体 区 "增 加 堆 焊 层 中 残 余 奥 氏 体 含 量 "减 少 淬 火 变 形 和 开 裂 .含 量 过 高 会 增 加 钢 的 过 热 敏 感 性 "此 外 残
大 型 冷 冲 模 整 体 制 造 需 要 复 杂 的 机 加 工 和 热 处 冷 淬 透 性"并 能 在 基 体 组 织 上 形 成 一 定 数 量 和 合 理 分
理"工 艺 复 杂-周 期 长-成 本 高"一 般 用 于 大 批 量-相 对 布的碳化物"以保证堆焊层有足够的硬度和耐磨性能(
稳定的产品.而镶块模具加工工艺简化-周期短-成本 同时还应有强-韧化元素"以保证堆焊层有良好的综合
/)*3*6 *1*+/162*432361,41)41204+535*1*+/162*/&##5325+4/*/)4//)*061,*15.)55)*1/)43/)*14//*1832*1/)*.4,*
+6325/563%
;><=AMGS,)41204+535*1*+/162*(+61225*(25*53.*1/(6*411*.5./43+*(012345267 4116:
/’!*和 /’#*焊条具有较好的焊接工艺性能且焊缝金 性模具钢碳含量为 ’%EF左右.
属 具 有 较 好 的 抗 裂 性 能 "但 堆 焊 层 金 属 的 硬 度 偏 低 "致