對（duì）輥破碎機耐（nài）磨焊條的研製（zhì）

摘要研製了一（yī）種用於對棍（gùn）玻碎機襯磨堆壞壞（huài）條，通過反複調整壞條藥（yào）皮成分，找到了適合對棍破碎機機齒堆 壞的合全衣.通過堆壞層的全（quán）相顯徽分析及X射線（xiàn）物相分析表明:新研製的對（duì）棍破碎機襯（chèn）磨堆壞（huài）壞條（tiáo）組織為馬氏體 +破化物+戲餘奧氏體，堆壞層（céng）的硬（yìng）度在HRC64---65之問，襯磨試臉和工業試臉證明，對棍破碎機堆壞合全的襯磨（mó） 性能優良，是35CrMoTi鋼的8.6倍，比未堆壞的破（pò）碎機使用壽命提高7.8倍。

隨著我國選煤行業的迅速發展，高效對輥破碎機（jī）得到越來越廣泛的應（yīng）用（yòng），而對輥破碎機的（de）磨損（sǔn）量相當嚴重。我國目前大多數采用的對輥破碎機材料為35CrMoTi (或450)鑄鋼，而此類（lèi）鋼的硬度、耐磨性均較差（chà），無法承受高應力強磨粒磨損（sǔn）。由於對輥破碎機齒尖的（de）麵積狹小，采用碳化鎢管狀藥芯焊絲、氧乙炔（quē）吹焊工藝在（zài）齒（chǐ）尖部位堆焊，施工難度大，很難推廣普及，而且還存在碳化（huà）鎢藥芯焊絲價格昂貴等問題。為解決上述問題，研製出了一種適（shì）合對（duì）輥破碎機機齒堆焊（hàn）的新型焊條。由於采用低碳鋼為焊芯，外塗合金藥皮，其成本僅為碳化鎢藥芯（xīn）焊絲的1/4，該焊條在齒尖（jiān）上堆焊方便自如，隻需一台小型交流焊機，便（biàn）於現場施工。

1、焊條的堆（duī）焊工藝性能

本焊條采（cǎi）用價廉易購的H08A低碳鋼為焊芯，藥皮是在欽（qīn）鈣（gài）型藥皮（pí）的基礎上加以改進，保留了欽（qīn）鈣型藥皮電弧燃燒穩定、脫渣容易、飛濺小、成形美觀、交直流兩用等特點。由於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，當熔滴增大到與母（mǔ）材接觸時，造成短（duǎn）路，在重力和表麵張（zhāng）力的作用下迅速過渡（dù）到工件上。這種（zhǒng）短路過渡形式具有使焊層化學成分均勻、硬度偏差小的優點（diǎn）。另外，本焊條為酸性熔渣，對（duì）母材表麵油鏽不敏感，對（duì）修複舊（jiù）軋輥除鏽要（yào）求不嚴格，熔渣比重小、熔點低、導（dǎo）電性好、多層堆焊也不易產生（shēng）夾渣。

焊條堆焊電流與欽鈣（gài）型結構鋼焊條相當或稍大一些，4mm焊芯（xīn）的耐磨焊條堆焊電流在140-160 A之間，當堆焊（hàn）電流偏低時，焊條熔（róng）化速率降低，碳及合金元（yuán）素不能充分（fèn）熔（róng）入（rù）堆焊層中，而是以熔渣的形（xíng）式（shì）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（jiàng）;當堆焊電流偏大時，熔池溫（wēn）度隨之升高，碳及（jí）合金元素燒損較多，合（hé）金碳化物含量減少，堆焊層硬度和耐磨性下（xià）降。大電流還會使熔池溫度上升，易促進粗晶的形成，這（zhè）也是應該避免的.選擇堆焊（hàn）電流150 A時，碳及合金元素（sù）能充分保留在堆（duī）焊層中，形成一定（dìng）量的合金碳化物硬質相，堆焊層的硬度和耐磨性得到提高。單層堆焊和多（duō）層堆焊（hàn）硬度差不多，這是因為，此種焊（hàn）條沒有螢石之類增加熔深的礦石粉(從（cóng）焊道斷麵觀察，熔深很小).所以，單層堆（duī）焊受母材稀釋的程度極小（xiǎo），這有利（lì）於減少對輥（gǔn）破碎機機齒的堆焊次數，提高工作效率.以下試驗均采用6 4 mm焊芯的堆（duī）焊焊條，焊接電（diàn）流為150 A，直流（liú）焊機單層堆焊。

2、堆焊合金的（de）組織（zhī）與性能試驗

2. 1堆焊層焊態組（zǔ）織

堆焊組（zǔ）織是決（jué）定堆焊層耐磨（mó）性的主要因素，本文（wén）研究的堆焊（hàn）合金由於含有較多（duō）的合（hé）金元素和（hé）適量的碳（tàn），使堆焊層碳化物（wù）含量較多.見圖1。其基體組（zǔ）織（zhī）為馬氏體 +少量殘餘奧氏體。

2.2 X射線衍射儀測（cè）試

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

2.3堆焊層磨損試驗

該試驗（yàn）中，上試樣（yàng）固定不動（dòng），下試祥(滾輪)旋（xuán）轉，將磨（mó）料帶（dài）入磨損試驗表麵。上試樣製備:將對輥破（pò）碎機堆焊焊條堆焊在10 mm厚的45.鋼板（bǎn）上，堆焊層為一層，切成10 mmX 10 mmX 12 mm的方塊（kuài），共3塊編為1tt,.,3a。試樣表麵（miàn）磨光，粗糙度為（wéi）R,O. 8。標準試樣為35CrMoTi，編號為4U~ 6v。下試（shì）樣為GCr 15鋼，830-860℃淬（cuì）火，150-180℃回火，硬度HRC 58^-61，表麵粗糙度（dù）R,O. 8。下試樣尺寸為（wéi）44.1X9.8mm，轉速180rpm。磨料采用60---100目石英砂，硬（yìng）度（dù）Hv 900---1 100,磨料（liào）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，三塊標準試樣（yàng）平（píng）均磨損（sǔn）量0. 011 32 g，相對耐（nài）磨性為:相對耐（nài）磨量。二標準試樣磨損量/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（hóng）觀硬度平均值為HRC 65. 1，基體顯微硬度平均為HY351，條狀碳（tàn）化物的顯微硬度平均（jun1）值為HV 1 304,

2.5堆焊合金的能譜試驗

用化學方法並采用（yòng）EDAX-PV9100型X射線能譜儀測定堆焊合金成分為:。.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，Fe餘量（liàng）。

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（hé）金係高碳高鉻合金，合金元素總量大於25%.由文獻〔2〕知，該合金係具有強的抗磨粒磨損能力.

3. 1合（hé）金元素的作用

(1)碳能夠與大多數合金元素（sù）形成化合物，增加堆（duī）焊層碳化（huà）物含（hán）量，提高耐磨性（xìng）。碳也可（kě）以溶入基體形成固溶體，提高基（jī）體硬（yìng）度。但過多的碳又會（huì）降低堆焊層的韌（rèn）性，產（chǎn）生焊接裂紋。本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（sù），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（liàng）較高C含量低時（shí），堆焊層為（wéi）高鉻鑄（zhù）鐵，層（céng）內主要硬度相為(Cr, Fe)7 (C, B):及(Cr, Fe) z3(C, B)6，基體（tǐ）為（wéi）萊氏體[6]，這兩種複合碳化物（wù）的硬度為HV1100一（yī）2300，與萊氏體（tǐ）(HV 700-980)結合在一（yī）起具有（yǒu）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化物（wù）的數量和分布，含有大量一次碳（tàn）化物的過共晶組（zǔ）織，耐磨性較好。

(3)欽元素是（shì）破（pò）碎機耐磨堆焊焊條的主加（jiā）元素之一它（tā）對堆焊層的質量及耐磨性起著一定作用。欽元素是（shì）一種強碳化物形成元素，它與碳的（de）親和力大於Fe, Cr元素，碳（tàn）原子半徑與欽原子半徑之（zhī）比等於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（yóu）於它形成的溫度高，晶粒（lì）細小，彌散分布，對阻止堆焊層中柱晶和枝狀（zhuàng）組織起（qǐ）到（dào）一定作用，同時這種高（gāo）硬度、高穩（wěn）定（dìng）性的碳化物對耐磨性的（de）提高也起到（dào）積極作用。

堆焊時，熔（róng）池溫度很高，因此會吸收（shōu）大氣中的氮，與熔（róng）池中欽（qīn）元素形成TIN或Ti (N, C)，這類（lèi）化（huà）合物具有熔點高、硬度高、彌散分布的特點（diǎn），在堆焊層中起（qǐ）著硬 質（zhì）點作用（yòng），提高堆焊層耐磨（mó）性。 欽（qīn）元素除可與碳、氮形成高硬度、高穩定性的化合物外，還可以起到細化晶粒的作用。使共晶（jīng）組織細化，提高堆焊層耐磨性（xìng），同時增加堆焊層韌（rèn）性。鐵元（yuán）素（sù）是一種強脫氧劑，可以減少（shǎo）堆焊層中（zhōng）的缺（quē）陷.熔渣起脫氧、脫（tuō）氮、造渣及保（bǎo）護熔池的作用。

(4)在堆焊層中加入微量稀土，不僅可以消除有害雜質、淨化堆焊層（céng），而且可使堆焊（hàn）合金表麵的（de）氧化膜致密，從而提高堆焊合金的（de）耐磨性。

3. 2堆焊合金組織與耐磨性的關係

堆焊層（céng）組（zǔ）織是（shì）決定堆焊（hàn）層耐磨性的主要因素，由於本文研製的（de）對（duì）輥破碎機堆焊合金中含有（yǒu）較多的合金元素和適（shì）量的碳，形成一定量（liàng）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烈地抵抗磨料的切削性能，提高破（pò）碎機的抗磨能（néng）力，又因為基體組織為馬氏體+少量殘餘奧氏體，大大提高了基體耐磨性。

4、工業試驗結果

通過工業現場（chǎng）試驗證明，使用新研製的堆焊焊條，使對輥破碎機堆焊（hàn）層的耐磨性能很好地滿足了工業要求，獲得了顯著的（de）經（jīng）濟效益。山（shān）東鮑店煤礦洗煤廠35CrMoTi對輥破碎機，未經堆焊使用（yòng）250 h即報廢，對輥破碎機年耗費54萬元。采用新研製的（de）堆焊焊條對其表麵（miàn）進行堆焊，對輥破碎機的年（nián）耗費為18.6萬元（yuán），一（yī）年可（kě）節約35.4萬元.

5結論

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

(2)新研製的對（duì）輥破碎機堆（duī）焊組織（zhī）為馬氏體十碳化物+殘餘奧氏體。

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

(4)對輥（gǔn）破碎機堆焊層中的主要碳化物為（wéi）M7C3型。

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