摘要研制了一種用于對棍玻碎機襯磨堆壞壞條，通過反復(fù)調(diào)整壞條藥皮成分，找到了適合對棍破碎機機齒堆 壞的合全衣.通過堆壞層的全相顯徽分析及X射線物相分析表明:新研制的對棍破碎機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，襯磨試臉和工業(yè)試臉證明，對棍破碎機堆壞合全的襯磨 性能優(yōu)良，是35CrMoTi鋼的8.6倍，比未堆壞的破碎機使用壽命提高7.8倍。

隨著我國選煤行業(yè)的迅速發(fā)展，高效對輥破碎機得到越來越廣泛的應(yīng)用，而對輥破碎機的磨損量相當(dāng)嚴(yán)重。我國目前大多數(shù)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(yīng)力強磨粒磨損。由于對輥破碎機齒尖的面積狹小，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格昂貴等問題。為解決上述問題，研制出了一種適合對輥破碎機機齒堆焊的新型焊條。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，只需一臺小型交流焊機，便于現(xiàn)場施工。

1、焊條的堆焊工藝性能

本焊條采用價廉易購的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，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。由于藥皮中的合金劑在電弧攪拌作用下迅速向熔滴中過渡合金元素，當(dāng)熔滴增大到與母材接觸時，造成短路，在重力和表面張力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(xué)成分均勻、硬度偏差小的優(yōu)點。另外，本焊條為酸性熔渣，對母材表面油銹不敏感，對修復(fù)舊軋輥除銹要求不嚴(yán)格，熔渣比重小、熔點低、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，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，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。大電流還會使熔池溫度上升，易促進粗晶的形成，這也是應(yīng)該避免的.選擇堆焊電流150 A時，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，這是因為，此種焊條沒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，這有利于減少對輥破碎機機齒的堆焊次數(shù)，提高工作效率.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、堆焊合金的組織與性能試驗

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射線衍射儀測試

對試樣進行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

該試驗中，上試樣固定不動，下試祥(滾輪)旋轉(zhuǎn)，將磨料帶入磨損試驗表面。上試樣制備:將對輥破碎機堆焊焊條堆焊在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(biāo)準(zhǔn)試樣平均磨損量0. 011 32 g，相對耐磨性為:相對耐磨量。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

用化學(xué)方法并采用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，F(xiàn)e余量。

3、分析討論

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

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。但過多的碳又會降低堆焊層的韌性，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，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，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共晶組織，耐磨性較好。

(3)欽元素是破碎機耐磨堆焊焊條的主加元素之一它對堆焊層的質(zhì)量及耐磨性起著一定作用。欽元素是一種強碳化物形成元素，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，對阻止堆焊層中柱晶和枝狀組織起到一定作用，同時這種高硬度、高穩(wěn)定性的碳化物對耐磨性的提高也起到積極作用。

堆焊時，熔池溫度很高，因此會吸收大氣中的氮，與熔池中欽元素形成TIN或Ti (N, C)，這類化合物具有熔點高、硬度高、彌散分布的特點，在堆焊層中起著硬 質(zhì)點作用，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、造渣及保護熔池的作用。

(4)在堆焊層中加入微量稀土，不僅可以消除有害雜質(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，由于本文研制的對輥破碎機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烈地抵抗磨料的切削性能，提高破碎機的抗磨能力，又因為基體組織為馬氏體+少量殘余奧氏體，大大提高了基體耐磨性。

4、工業(yè)試驗結(jié)果

通過工業(yè)現(xiàn)場試驗證明，使用新研制的堆焊焊條，使對輥破碎機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)濟效益。山東鮑店煤礦洗煤廠35CrMoTi對輥破碎機，未經(jīng)堆焊使用250 h即報廢，對輥破碎機年耗費54萬元。采用新研制的堆焊焊條對其表面進行堆焊，對輥破碎機的年耗費為18.6萬元，一年可節(jié)約35.4萬元.

5結(jié)論

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

(2)新研制的對輥破碎機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HRC65,耐磨性是35CrMoTi的8.6倍。

(4)對輥破碎機堆焊層中的主要碳化物為M7C3型。

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