鑄輥堆焊用藥芯焊絲414N的研制
2014-9-17 14:41:43 點(diǎn)擊：
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（哈爾濱焊接研究所，哈爾濱 150080）
摘 要： 根據(jù)連鑄輥高溫段的工礦條件，對(duì)比進(jìn)口焊絲，研制了連鑄輥堆焊用藥芯焊絲414N，并對(duì)研制的藥芯焊絲進(jìn)行了性能測(cè)試，通過(guò)對(duì)比，可以看出，研制的414N藥芯焊絲完全可以替代進(jìn)口焊絲。
關(guān)鍵詞：連鑄輥；藥芯焊絲；414N
0 前言
隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)需要，近十年來(lái)，我國(guó)已相繼建設(shè)和投產(chǎn)了一大批現(xiàn)代化的連鑄連軋機(jī)。他們的使用性能和使用壽命好壞，勢(shì)必對(duì)節(jié)能節(jié)材國(guó)策和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)生重大的影響。而連鑄堆焊技術(shù)在我國(guó)的發(fā)展已有十余年的歷史。按照一般鋼廠的情況，整個(gè)連鑄輥由支承導(dǎo)向輥、扇性段、水平段三部分組成。支承導(dǎo)向輥由密排輥?zhàn)咏M成，使鑄坯經(jīng)多點(diǎn)彎曲過(guò)渡到圓弧上。輥坯從結(jié)晶器拉出后，雖形成一定斷面，但其中心還是液體狀態(tài)，坯殼厚度一般為12—20mm，鑄坯表面溫度高達(dá)1200℃左右。由于高溫和冷卻水的作用，輥面易產(chǎn)生高溫氧化和腐蝕，而且此段足輥和支承導(dǎo)輥的直徑小，因剛度差而容易產(chǎn)生彎曲變形。因此，此段連鑄輥宜選用耐腐蝕、抗高溫氧化且有相當(dāng)熱強(qiáng)性的高Ni、Mo含量的Cr13型馬氏體不銹鋼。目前，國(guó)內(nèi)外比較先進(jìn)的堆焊材料是超低碳的氮合金化0Cr13Ni4MoN（414N）藥芯焊絲，其以氮代碳，可顯著提高堆焊層抗高溫氧化和腐蝕性能，其高溫力學(xué)性能也可得到顯著改善。通過(guò)對(duì)比英國(guó)焊接合金公司CHROMECORE 414N-O藥芯焊絲，進(jìn)行了一系列試驗(yàn)我們研制了適合于支承導(dǎo)向輥使用的414N藥芯焊絲，并在生產(chǎn)中獲得了良好的應(yīng)用。
1 N在熔敷金屬中的作用
研制的414N藥芯焊絲可以采用埋弧和明弧自保護(hù)兩種堆焊工藝，表1列出了414N熔敷金屬的化學(xué)成分。
表1 414N藥芯焊絲熔敷金屬的化學(xué)成分（%）
Table1 Chemical compositions of 414N flux-cored wire deposited matal
Surfacing usability C Cr Ni Mo Mn Si S P N
SA 0.031 13.54 4.34 0.89 1.48 0.23 0.0052 0.021 0.06
OA 0.035 12.98 3.80 0.87 0.75 0.84 0.012 0.018 0.08
CHROMECORE414N-O 0.06 12.59 4.01 0.80 0.79 0.55 0.021 0.022 0.09
從表1中可以看出，與典型的Cr13系的合金相比，該藥芯焊絲熔敷金屬的S、P等雜質(zhì)含量進(jìn)一步降低，一方面提高了抗熱裂性，另一方面提高了韌性，細(xì)化晶粒，從而提高了耐冷熱疲勞性能。C含量的降低，進(jìn)一步提高了材料的抗熱裂性，但是C含量的降低，必然導(dǎo)致材料強(qiáng)化作用的減弱，而N的加入很好的解決了這一問(wèn)題，N在熔敷金屬中主要有以下幾個(gè)作用：
1）、在Cr13系合金中，擴(kuò)大γ相區(qū)，是一種很強(qiáng)的形成和穩(wěn)定奧氏體的元素，抑制鐵素體的形成，提高耐冷熱疲勞性能，其效用約20倍于鎳[1]，在一定限度下，可以代替一部分鎳用于鋼中；2）、適當(dāng)?shù)募尤氲�，與合金中的鉻、釩、鈦等形成穩(wěn)定的氮化物，促進(jìn)了微合金元素的有效作用，提高材料的高溫屈服強(qiáng)度，氮化物以高度彌散分布在堆焊層中，極度地增加堆焊層的硬度、強(qiáng)度、特別是疲勞強(qiáng)度、耐磨性和高溫抗腐蝕性，同時(shí)抑制了材料的高溫蠕變變形，而塑性不降低。
2 堆焊層的性能
對(duì)研制的414N藥芯焊絲的性能進(jìn)行了測(cè)試，共堆焊五層，焊后進(jìn)入585℃+10℃的爐中保溫10小時(shí)，隨爐冷至室溫。按GB2649-82及GB2650-89將15塊試樣分別加工成常溫拉伸沖擊及高溫拉伸試件，實(shí)驗(yàn)儀器為INSTRON-5500R電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2，與進(jìn)口焊絲相當(dāng)
表2 414N藥芯焊絲堆焊層的力學(xué)性能
Table2 Mechanical properties of 414N flux-cored wire depositied metal
No. Temperature/℃ σb/Mpa σ0.2/MPa δ5/% Ψ/% AKV/J Hardness/HRc
1 24 874.9 812.6 13.94 48.16
2 24 903.7 769.5 15.00 43.24
3 24 914.1 799.6 14.79 43.75
4 500 709.5 645.6 16.10 52.39
5 500 667.3 603.3 15.63 49.23
6 500 643.4 578.4 17.72 49.23
7 650 269.2 222.93 44.63 59.36
8 650 269.2 218.95 49.51 68.35
9 650 297.6 249.8 44.87 76.23
10 750 176.8 131.5 37.97 52.39
11 750 178.1 134.1 37.25 45.60
12 750 154.2 122.5 30.70 39.93
13 24 21.5 31
14 24 23.0 30
15 24 22.0 31
圖1 堆焊金屬顯微組織 ×175
Fig.1 Microstructure of depostitied metal
3 堆焊金屬的金相組織
414N藥芯焊絲的堆焊金屬顯微組織為非常均勻細(xì)小的低碳馬氏體，見(jiàn)圖1。與進(jìn)口焊絲堆焊層的顯微組織（圖2）基本一致。
4 結(jié)論
圖2 進(jìn)口焊絲顯微組織 ×150
Fig.2 Microstructure of foreign wire
經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)，研制了適用于連鑄輥高溫段
的414N藥芯焊絲，并對(duì)其各項(xiàng)性能進(jìn)行了測(cè)試，通過(guò)測(cè)試數(shù)據(jù)可以看出，研制的414N藥芯焊絲與進(jìn)口焊絲一致，完全可以替代進(jìn)口焊絲。
參考文獻(xiàn)：
1 合金鋼手冊(cè)[M].第一版.北京：中國(guó)工業(yè)出版社，1971.191～196.
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