摘要研制了一種用于對(duì)棍玻碎機(jī)襯磨堆壞壞條，通過(guò)反復(fù)調(diào)整壞條藥皮成分，找到了適合對(duì)棍破碎機(jī)機(jī)齒堆 壞的合全衣.通過(guò)堆壞層的全相顯徽分析及X射線物相分析表明:新研制的對(duì)棍破碎機(jī)襯磨堆壞壞條組織為馬氏體 +破化物+戲余奧氏體，堆壞層的硬度在HRC64---65之問(wèn)，襯磨試臉和工業(yè)試臉證明，對(duì)棍破碎機(jī)堆壞合全的襯磨 性能優(yōu)良，是35CrMoTi鋼的8.6倍，比未堆壞的破碎機(jī)使用壽命提高7.8倍。

隨著我國(guó)選煤行業(yè)的迅速發(fā)展，高效對(duì)輥破碎機(jī)得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，而對(duì)輥破碎機(jī)的磨損量相當(dāng)嚴(yán)重。我國(guó)目前大多數(shù)采用的對(duì)輥破碎機(jī)材料為35CrMoTi (或450)鑄鋼，而此類鋼的硬度、耐磨性均較差，無(wú)法承受高應(yīng)力強(qiáng)磨粒磨損。由于對(duì)輥破碎機(jī)齒尖的面積狹小，采用碳化鎢管狀藥芯焊絲、氧乙炔吹焊工藝在齒尖部位堆焊，施工難度大，很難推廣普及，而且還存在碳化鎢藥芯焊絲價(jià)格昂貴等問(wèn)題。為解決上述問(wèn)題，研制出了一種適合對(duì)輥破碎機(jī)機(jī)齒堆焊的新型焊條。由于采用低碳鋼為焊芯，外涂合金藥皮，其成本僅為碳化鎢藥芯焊絲的1/4，該焊條在齒尖上堆焊方便自如，只需一臺(tái)小型交流焊機(jī)，便于現(xiàn)場(chǎng)施工。

1、焊條的堆焊工藝性能

本焊條采用價(jià)廉易購(gòu)的H08A低碳鋼為焊芯，藥皮是在欽鈣型藥皮的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)，保留了欽鈣型藥皮電弧燃燒穩(wěn)定、脫渣容易、飛濺小、成形美觀、交直流兩用等特點(diǎn)。由于藥皮中的合金劑在電弧攪拌作用下迅速向熔滴中過(guò)渡合金元素，當(dāng)熔滴增大到與母材接觸時(shí)，造成短路，在重力和表面張力的作用下迅速過(guò)渡到工件上。這種短路過(guò)渡形式具有使焊層化學(xué)成分均勻、硬度偏差小的優(yōu)點(diǎn)。另外，本焊條為酸性熔渣，對(duì)母材表面油銹不敏感，對(duì)修復(fù)舊軋輥除銹要求不嚴(yán)格，熔渣比重小、熔點(diǎn)低、導(dǎo)電性好、多層堆焊也不易產(chǎn)生夾渣。

焊條堆焊電流與欽鈣型結(jié)構(gòu)鋼焊條相當(dāng)或稍大一些，4mm焊芯的耐磨焊條堆焊電流在140-160 A之間，當(dāng)堆焊電流偏低時(shí)，焊條熔化速率降低，碳及合金元素不能充分熔入堆焊層中，而是以熔渣的形式損失掉，合金碳化物含量下降，造成堆焊層硬度偏低，耐磨性下降;當(dāng)堆焊電流偏大時(shí)，熔池溫度隨之升高，碳及合金元素?zé)龘p較多，合金碳化物含量減少，堆焊層硬度和耐磨性下降。大電流還會(huì)使熔池溫度上升，易促進(jìn)粗晶的形成，這也是應(yīng)該避免的.選擇堆焊電流150 A時(shí)，碳及合金元素能充分保留在堆焊層中，形成一定量的合金碳化物硬質(zhì)相，堆焊層的硬度和耐磨性得到提高。單層堆焊和多層堆焊硬度差不多，這是因?yàn)?，此種焊條沒(méi)有螢石之類增加熔深的礦石粉(從焊道斷面觀察，熔深很小).所以，單層堆焊受母材稀釋的程度極小，這有利于減少對(duì)輥破碎機(jī)機(jī)齒的堆焊次數(shù)，提高工作效率.以下試驗(yàn)均采用6 4 mm焊芯的堆焊焊條，焊接電流為150 A，直流焊機(jī)單層堆焊。

2、堆焊合金的組織與性能試驗(yàn)

2. 1堆焊層焊態(tài)組織

堆焊組織是決定堆焊層耐磨性的主要因素，本文研究的堆焊合金由于含有較多的合金元素和適量的碳，使堆焊層碳化物含量較多.見圖1。其基體組織為馬氏體 +少量殘余奧氏體。

2.2 X射線衍射儀測(cè)試

對(duì)試樣進(jìn)行x射線物相分析，其結(jié)果證明堆焊合金的組織主要由馬氏體和(Cr, Fe)23C‘組成。

2.3堆焊層磨損試驗(yàn)

該試驗(yàn)中，上試樣固定不動(dòng)，下試祥(滾輪)旋轉(zhuǎn)，將磨料帶入磨損試驗(yàn)表面。上試樣制備:將對(duì)輥破碎機(jī)堆焊焊條堆焊在10 mm厚的45.鋼板上，堆焊層為一層，切成10 mmX 10 mmX 12 mm的方塊，共3塊編為1tt,.,3a。試樣表面磨光，粗糙度為R,O. 8。標(biāo)準(zhǔn)試樣為35CrMoTi，編號(hào)為4U~ 6v。下試樣為GCr 15鋼，830-860℃淬火，150-180℃回火，硬度HRC 58^-61，表面粗糙度R,O. 8。下試樣尺寸為44.1X9.8mm，轉(zhuǎn)速180rpm。磨料采用60---100目石英砂，硬度Hv 900---1 100,磨料流量18-20 g/min。試驗(yàn)施加載荷19.6N，試驗(yàn)時(shí)間2h。測(cè)定重量，三塊試樣平均磨損量0. 001 43 g，三塊標(biāo)準(zhǔn)試樣平均磨損量0. 011 32 g，相對(duì)耐磨性為:相對(duì)耐磨量。二標(biāo)準(zhǔn)試樣磨損量/試樣磨損量=7. 9.

2. 4堆焊合金硬度

堆焊電流為150 A，堆焊層為一層，堆焊合金的宏觀硬度平均值為HRC 65. 1，基體顯微硬度平均為HY351，條狀碳化物的顯微硬度平均值為HV 1 304,

2.5堆焊合金的能譜試驗(yàn)

用化學(xué)方法并采用EDAX-PV9100型X射線能譜儀測(cè)定堆焊合金成分為:。.8%一1.0%C,0.6%一0.8%B，22%~25%Cr，1.0%一1. 2%Ti，0.6%~0. 8%W，0.2% ---0.4%Si, 0.2%寫-0.4%Mn, Re微量，F(xiàn)e余量。

3、分析討論

從化學(xué)分析和能譜試驗(yàn)可知，新研制的對(duì)輥破碎機(jī)堆焊合金系高碳高鉻合金，合金元素總量大于25%.由文獻(xiàn)〔2〕知，該合金系具有強(qiáng)的抗磨粒磨損能力.

3. 1合金元素的作用

(1)碳能夠與大多數(shù)合金元素形成化合物，增加堆焊層碳化物含量，提高耐磨性。碳也可以溶入基體形成固溶體，提高基體硬度。但過(guò)多的碳又會(huì)降低堆焊層的韌性，產(chǎn)生焊接裂紋。本堆焊合金系碳含量限制在0.8%一1.0%這一范圍.

(2)鉻是碳化物穩(wěn)定元素，當(dāng)原子比值N cr/c增加時(shí)，鋼中先后生成(Cr,Fe)5C, (Cr,Fe)7C和(Cr,Fe)29C6151。當(dāng)Cr含量較高C含量低時(shí)，堆焊層為高鉻鑄鐵，層內(nèi)主要硬度相為(Cr, Fe)7 (C, B):及(Cr, Fe) z3(C, B)6，基體為萊氏體[6]，這兩種復(fù)合碳化物的硬度為HV1100一2300，與萊氏體(HV 700-980)結(jié)合在一起具有很高的抗應(yīng)力磨料磨損和耐熱、耐蝕性能，它的耐磨性取決于碳化物的數(shù)量和分布，含有大量一次碳化物的過(guò)共晶組織，耐磨性較好。

(3)欽元素是破碎機(jī)耐磨堆焊焊條的主加元素之一它對(duì)堆焊層的質(zhì)量及耐磨性起著一定作用。欽元素是一種強(qiáng)碳化物形成元素，它與碳的親和力大于Fe, Cr元素，碳原子半徑與欽原子半徑之比等于0.53(小于0.59).形成的間隙型碳化物TIC，熔點(diǎn)為3 200 'C，顯微硬度HV 3 200,由于它形成的溫度高，晶粒細(xì)小，彌散分布，對(duì)阻止堆焊層中柱晶和枝狀組織起到一定作用，同時(shí)這種高硬度、高穩(wěn)定性的碳化物對(duì)耐磨性的提高也起到積極作用。

堆焊時(shí)，熔池溫度很高，因此會(huì)吸收大氣中的氮，與熔池中欽元素形成TIN或Ti (N, C)，這類化合物具有熔點(diǎn)高、硬度高、彌散分布的特點(diǎn)，在堆焊層中起著硬 質(zhì)點(diǎn)作用，提高堆焊層耐磨性。 欽元素除可與碳、氮形成高硬度、高穩(wěn)定性的化合物外，還可以起到細(xì)化晶粒的作用。使共晶組織細(xì)化，提高堆焊層耐磨性，同時(shí)增加堆焊層韌性。鐵元素是一種強(qiáng)脫氧劑，可以減少堆焊層中的缺陷.熔渣起脫氧、脫氮、造渣及保護(hù)熔池的作用。

(4)在堆焊層中加入微量稀土，不僅可以消除有害雜質(zhì)、凈化堆焊層，而且可使堆焊合金表面的氧化膜致密，從而提高堆焊合金的耐磨性。

3. 2堆焊合金組織與耐磨性的關(guān)系

堆焊層組織是決定堆焊層耐磨性的主要因素，由于本文研制的對(duì)輥破碎機(jī)堆焊合金中含有較多的合金元素和適量的碳，形成一定量均勻分布的碳化物，大部分 是(Cr, Fe)7C` (HV 1 200-1 800), TiC (HV 3 200).這些高硬度的碳化物能強(qiáng)烈地抵抗磨料的切削性能，提高破碎機(jī)的抗磨能力，又因?yàn)榛w組織為馬氏體+少量殘余奧氏體，大大提高了基體耐磨性。

4、工業(yè)試驗(yàn)結(jié)果

通過(guò)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)證明，使用新研制的堆焊焊條，使對(duì)輥破碎機(jī)堆焊層的耐磨性能很好地滿足了工業(yè)要求，獲得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。山東鮑店煤礦洗煤廠35CrMoTi對(duì)輥破碎機(jī)，未經(jīng)堆焊使用250 h即報(bào)廢，對(duì)輥破碎機(jī)年耗費(fèi)54萬(wàn)元。采用新研制的堆焊焊條對(duì)其表面進(jìn)行堆焊，對(duì)輥破碎機(jī)的年耗費(fèi)為18.6萬(wàn)元，一年可節(jié)約35.4萬(wàn)元.

5結(jié)論

(1)新研制的對(duì)輥破碎機(jī)堆焊焊條交、直流焊機(jī)均可使用，并且在齒尖上堆焊不流淌，完全可滿足現(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)要求.I

(2)新研制的對(duì)輥破碎機(jī)堆焊組織為馬氏體十碳化物+殘余奧氏體。

(3)新研制的堆焊焊條其硬度高達(dá)HRC65,耐磨性是35CrMoTi的8.6倍。

(4)對(duì)輥破碎機(jī)堆焊層中的主要碳化物為M7C3型。

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