軋輥修復(fù)常采用在軋輥表面堆焊硬面合金以提高軋輥的使用壽命,硬面藥芯焊絲的應(yīng)用越來(lái)越廣泛,亟待開(kāi)發(fā)出具有良好焊接性能和耐高溫磨損性能的硬面藥芯焊絲。 本文針對(duì)軋輥堆焊修復(fù)的實(shí)際需求,開(kāi)發(fā)出了Fe-Cr-C系馬氏體不銹鋼埋弧硬面藥芯焊絲,全面研究微合金元素Nb、V、Ti對(duì)馬氏體不銹鋼堆焊層的硬度及高溫耐磨性能的影響。在焊接電流370~420A,焊接電壓31.5V,焊接速度20.3m/h的焊接條件下,焊接工藝性能良好,焊接接頭的力學(xué)性能達(dá)到使用標(biāo)準(zhǔn),高溫耐磨性能滿足軋輥堆焊修復(fù)的使用要求。

 添加微合金元素Nb、V、Ti的藥芯焊絲堆焊層在420℃中溫回火和600℃高溫磨損后,硬度下降幅度均低于不添加Nb、V、Ti的藥芯焊絲堆焊層,研究表明在馬氏體不銹鋼硬面堆焊藥芯焊絲中加入微合金元素Nb、V、Ti,能有效地提高埋弧堆焊層的抗高溫回火軟化的能力,使回火后能保持較高的表面硬度。600℃高溫磨損過(guò)程中,添加Nb、V、Ti的藥芯焊絲堆焊層均比不含Nb、V、Ti堆焊層相對(duì)耐磨性好,結(jié)果表明在馬氏體不銹鋼堆焊層和42CrMo中碳低合金鋼的高溫磨損中,42CrMo鋼表面高溫下形成的氧化皮,粘著于馬氏體不銹鋼硬面堆焊層表面,導(dǎo)致其表面產(chǎn)生粘著磨損和磨粒磨損。 研究表明合金元素Nb、V、Ti形成的彌散分布的碳氮化物硬質(zhì)相顆粒在高溫磨損過(guò)程中起耐磨骨架作用,提高堆焊層金屬的高溫磨損性能。磨損過(guò)程中高溫硬度值高,有利于減少磨粒的壓入深度,同時(shí)能使磨損表面粘著概率降低,有利于提高高溫磨損過(guò)程中抗磨粒磨損和粘著磨損性能。 藥芯焊絲堆焊層的高溫磨損性能不僅與高溫硬度有重要關(guān)系,也與基體材料和碳氮化物硬質(zhì)相顆粒之間的強(qiáng)韌匹配有關(guān)。研究表明,有良好斷裂韌性的馬氏體不銹鋼基體才能有效地支撐和鑲嵌Nb、V、Ti的碳氮化物,碳氮化物在高溫磨損中的耐磨骨架作用才能更好體現(xiàn);在外力作用下,碳氮化物周圍產(chǎn)生位錯(cuò)增殖,阻礙其滑移,延阻了其剝離,從而能更好提高高溫耐磨性能。若基體組織斷裂韌性較差,在高溫磨損過(guò)程中,易在碳氮化物硬質(zhì)相顆粒周圍先發(fā)生斷裂機(jī)制的塊狀剝落而造成較大體積的失重量,反而造成高溫磨損性能的下降。