對輥破碎機耐（nài）磨焊（hàn）條的研製

摘要研製了一種用於對棍玻碎機襯磨（mó）堆壞壞條，通過反複調整壞條藥皮成分，找到了適合對棍破（pò）碎機機齒堆 壞的合全衣.通過堆壞（huài）層的全相顯徽分析（xī）及X射線（xiàn）物相分析表明:新研（yán）製的對棍（gùn）破碎（suì）機襯磨（mó）堆壞壞條組織為馬氏體 +破化物+戲餘（yú）奧（ào）氏體，堆壞層（céng）的硬度在HRC64---65之問，襯磨試臉（liǎn）和工業試臉證明（míng），對棍破碎機堆壞合全的（de）襯磨 性能優良，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（bèi）。

隨（suí）著我國選煤行（háng）業的迅速發（fā）展，高效對輥破碎機得到越來越廣泛的應（yīng）用（yòng），而對輥破碎機的磨損量相當嚴重。我國目前大（dà）多（duō）數采用的對輥破碎機材料為35CrMoTi (或450)鑄鋼，而此類鋼的硬度、耐磨性均較差，無法承受高應力（lì）強（qiáng）磨粒磨損。由於對輥破碎機齒尖的麵積（jī）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格昂貴等問題。為解決（jué）上述問題，研（yán）製出了一種適合對輥破碎機機齒堆焊（hàn）的新型焊條。由於采（cǎi）用低碳（tàn）鋼為焊芯，外塗合金藥皮，其成本僅為碳化鎢藥芯焊（hàn）絲的1/4，該焊條在齒尖上堆焊方便自如，隻需一台（tái）小型交（jiāo）流焊（hàn）機，便於現場施工。

1、焊條（tiáo）的堆焊工藝性能

本焊條采（cǎi）用價廉易購的H08A低（dī）碳鋼為焊芯，藥皮是在欽鈣型藥皮的基礎上加以改進，保留了欽鈣（gài）型（xíng）藥皮電弧燃燒穩（wěn）定、脫渣（zhā）容易、飛濺小、成形美觀、交直流兩用等特點。由於（yú）藥皮中的合金劑在（zài）電弧攪拌作用下迅速向熔滴中過渡合金元素，當熔滴增（zēng）大到與母材接觸時，造成短路，在重力和表麵張力（lì）的作用下迅速過渡到工件上。這種短路過渡形式具有使焊層化學成（chéng）分均（jun1）勻、硬度（dù）偏差小的優點（diǎn）。另外，本焊條為酸性熔渣，對（duì）母（mǔ）材（cái）表麵油鏽不敏感，對修複舊（jiù）軋輥（gǔn）除鏽要（yào）求不嚴格，熔渣比重小、熔點低（dī）、導（dǎo）電性好、多層堆焊也不易產生夾（jiá）渣。

焊條堆焊電流與欽（qīn）鈣型結構鋼（gāng）焊條相當或稍大（dà）一些，4mm焊芯（xīn）的耐（nài）磨焊條堆焊（hàn）電流在140-160 A之（zhī）間（jiān），當堆焊電（diàn）流（liú）偏低時，焊條熔化速率降低，碳（tàn）及合金（jīn）元（yuán）素不能充分熔入堆焊層中（zhōng），而是以（yǐ）熔渣的形式損失掉，合金碳化物含（hán）量下（xià）降，造成堆焊層硬度（dù）偏低，耐磨性下降;當堆焊電流偏大時，熔池溫度隨之升高（gāo），碳及合金元素燒損（sǔn）較多，合（hé）金碳化物含量減少，堆焊層硬度和（hé）耐磨（mó）性下降。大電流還會使熔池溫度上（shàng）升，易促進粗晶的形成，這也是應該避免的.選擇堆焊電流150 A時，碳及合（hé）金元素能充分保留在（zài）堆焊層中，形成一定量（liàng）的合金（jīn）碳化物硬質相，堆焊層（céng）的硬度和耐磨性得到提（tí）高。單層堆焊和（hé）多層堆焊硬度差不多（duō），這是因為，此種焊條沒有螢石之類增加熔深的礦石粉(從焊道斷麵觀察（chá），熔深（shēn）很小（xiǎo）).所以，單層堆焊受（shòu）母材稀釋的程度極小，這有（yǒu）利於（yú）減少對輥破碎機機齒的堆焊次數，提高工作效率（lǜ）.以下試驗均采用6 4 mm焊芯的堆焊焊條，焊接電流為150 A，直流焊機單層堆焊。

2、堆焊（hàn）合金的（de）組織（zhī）與性能（néng）試驗

2. 1堆焊（hàn）層焊態組織

堆焊（hàn）組織是決定堆焊層耐磨性的主要因素，本文研究的堆焊（hàn）合金由於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（jī）體組織為馬氏體 +少量殘餘奧氏體。

2.2 X射線衍射儀測試

對試樣進行x射（shè）線物（wù）相分析（xī），其結果證明堆焊合金（jīn）的組織主要由馬氏體和(Cr, Fe)23C‘組成。

2.3堆焊層磨損試（shì）驗

該試驗中，上試樣固定不（bú）動（dòng），下試祥(滾輪)旋轉，將磨料帶入磨損試驗表麵。上試（shì）樣製備:將對輥破碎機堆（duī）焊（hàn）焊條堆焊在10 mm厚的45.鋼板上，堆焊層（céng）為一層，切成10 mmX 10 mmX 12 mm的方塊，共3塊編為1tt,.,3a。試樣表麵磨光，粗糙度為R,O. 8。標準試樣為35CrMoTi，編號（hào）為4U~ 6v。下試樣為GCr 15鋼（gāng），830-860℃淬火，150-180℃回火，硬度HRC 58^-61，表麵粗糙度（dù）R,O. 8。下試（shì）樣尺寸為44.1X9.8mm，轉速180rpm。磨料采用60---100目石英砂，硬（yìng）度Hv 900---1 100,磨（mó）料流量18-20 g/min。試驗施加載荷19.6N，試驗時間2h。測定重量，三塊試樣平均磨損量0. 001 43 g，三塊標準試（shì）樣平均磨損量0. 011 32 g，相對耐磨（mó）性（xìng）為:相對耐磨量。二標準試樣磨（mó）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（píng）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（wéi）HV 1 304,

2.5堆焊合金的能譜試驗

用化學方法並采用EDAX-PV9100型X射線（xiàn）能（néng）譜儀測定（dìng）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，Fe餘量。

3、分析討論

從化學分析和能譜試驗可知，新研製的對輥破碎機堆焊合金係高碳高鉻合金，合金元素總量大於25%.由（yóu）文獻〔2〕知，該合金係具有強（qiáng）的抗磨粒磨損能（néng）力.

3. 1合金元（yuán）素的作用

(1)碳（tàn）能夠與大多數合金元素（sù）形成（chéng）化合物，增加堆焊層碳化物含（hán）量，提高耐磨性。碳也可（kě）以溶（róng）入基體形成固溶體，提高基體（tǐ）硬度。但（dàn）過多的碳又會降低堆焊層的韌性，產生（shēng）焊接裂紋。本（běn）堆焊合金係碳含量限製在0.8%一1.0%這一範圍.

(2)鉻是碳化物穩定元素，當原子比值N cr/c增加時，鋼中先後生成(Cr,Fe)5C, (Cr,Fe)7C和(Cr,Fe)29C6151。當Cr含量較（jiào）高C含量低時，堆焊層為高鉻鑄鐵，層（céng）內主要硬度相為(Cr, Fe)7 (C, B):及(Cr, Fe) z3(C, B)6，基體為萊氏體[6]，這兩（liǎng）種複合碳化物（wù）的硬（yìng）度為HV1100一2300，與萊（lái）氏體(HV 700-980)結合在一起具有很高的抗應力磨料磨（mó）損和耐熱、耐蝕性能，它的耐磨性取決於碳（tàn）化物的數量和分布，含（hán）有（yǒu）大量一次碳化物的過共晶組織（zhī），耐磨性較好。

(3)欽元素（sù）是破碎機耐磨堆焊焊條的主加元素之一（yī）它對堆焊層的質量及耐磨性起（qǐ）著一定作（zuò）用。欽元素是一種強碳化物形成元素，它與碳的親和力大於Fe, Cr元素，碳原子半徑與（yǔ）欽原子半（bàn）徑之（zhī）比等（děng）於0.53(小於0.59).形成的間隙型碳化物TIC，熔點為3 200 'C，顯微硬度HV 3 200,由於它形成的溫度高，晶粒細小（xiǎo），彌散（sàn）分布，對阻止堆焊層中柱晶和枝狀（zhuàng）組織起到一定作用，同時（shí）這種高硬度（dù）、高穩定性的碳化物對耐磨性的提高也起到（dào）積極作用（yòng）。

堆焊時，熔池溫（wēn）度很高，因此會吸收大氣中的氮，與熔（róng）池中欽元素形成TIN或Ti (N, C)，這類化合物具有熔點高、硬度高、彌散分布（bù）的特點，在堆焊層中起著硬 質點作用，提高（gāo）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。使共晶組織細化（huà），提高堆焊層（céng）耐磨（mó）性，同時增加堆焊層韌性。鐵元素是一種強脫氧劑，可以減少堆焊層中的缺陷.熔渣起脫氧、脫氮、造渣（zhā）及保（bǎo）護熔池的（de）作用。

(4)在（zài）堆焊層中加入微量稀土，不（bú）僅可以（yǐ）消除有害雜（zá）質、淨化堆焊層，而且可（kě）使堆焊合金表麵的氧化膜致（zhì）密，從（cóng）而提高堆焊合金的耐磨性。

3. 2堆焊（hàn）合（hé）金組（zǔ）織與耐磨（mó）性（xìng）的關係

堆焊層組織是決定堆焊層耐磨性的（de）主要因素（sù），由（yóu）於本文（wén）研製的對輥破碎機堆焊合金中（zhōng）含有較多的合金元素和（hé）適量的碳，形成一定量均勻分布的碳化物，大部分（fèn） 是(Cr, Fe)7C` (HV 1 200-1 800), TiC (HV 3 200).這些高硬度的碳化物（wù）能強烈地抵抗磨料的切削性能，提（tí）高破碎機的抗磨能力，又因為基體組織為馬氏體+少量殘餘奧氏（shì）體，大大提（tí）高了基體耐磨性。

4、工業試驗結果

通（tōng）過工（gōng）業現場試驗證明，使用新（xīn）研製的堆（duī）焊焊條（tiáo），使對輥破碎機堆焊層的耐磨（mó）性能很好地滿足了工業要（yào）求（qiú），獲得了顯著的經濟效益。山東鮑店煤礦洗煤廠35CrMoTi對（duì）輥破碎機，未經（jīng）堆焊使用250 h即報廢，對輥破碎機年耗費54萬元。采用新（xīn）研製的堆焊焊條（tiáo）對其表麵進行堆焊，對輥破碎機的年耗費為18.6萬元，一年（nián）可節約35.4萬元.

5結論（lùn）

(1)新研製的對輥破碎機堆焊焊條交、直流焊機均可使用，並且在齒尖上堆焊不流淌，完全可滿足現場（chǎng）施工技術要求.I

(2)新研製的對輥破碎機堆焊組織為馬（mǎ）氏體十碳化物+殘餘奧（ào）氏體。

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

(4)對輥（gǔn）破（pò）碎機堆焊層中的主要碳化物為M7C3型（xíng）。

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