專利名稱:制造超耐磨耐蝕部件的新方法
本發(fā)明屬于超耐磨耐蝕部件的制造方法。
國內(nèi)外通常采用的超耐磨部件的制造方法是用碳化物等加入金屬粉末制成焊條，采用氬弧焊工藝直接在鋼制部件表面堆焊，得到耐磨層。這種制品，既提高了鋼部件表面的耐磨性能，又保持鋼基體良好的塑韌性及強度的綜合性能，使整個耐磨部件的壽命大為提高，如在磨床滑動部件上堆焊碳化鎢-鈷材料，其結(jié)果比高速鋼的壽命提高8倍。但這種制造方法也有許多不足之處，日本昭49-2773專利，是氬弧堆焊得到的超耐磨部件，其焊條是由87%WC～11%Co和2%酚醛樹脂粘結(jié)在200℃固化而成。首先，由于酚醛樹脂潤滑性差，用擠壓方式成形焊條時，制備困難，且焊條平直度和強度均低、成品率不高;第二，采用氬弧堆焊時，酚醛揮發(fā)、污染環(huán)境、危害工人健康;第三，氬弧焊技術(shù)難度大，且要氬弧焊機，氬弧對人體皮膚和眼睛均有損傷，氬氣不但價高(堆焊1米2約用氬弧8瓶40米3)稀少，而且不普遍，許多城市都不生產(chǎn)，所以這種方法的應(yīng)用受到一定的限制;第四，由于焊條直徑有限，每焊一道次所堆焊的面積有限，一般寬度為10～12毫米，且氬弧堆焊速度慢，即堆焊效率低;第五，焊條成分中含有價格昂貴的稀有金屬Co達11%，而成本高。
針對現(xiàn)有超耐磨部件制造方法的上述缺點，本發(fā)明的目的就是研究出一種較為經(jīng)濟的、效率高的、性能優(yōu)異的和適于推廣應(yīng)用的超耐磨耐蝕金屬陶瓷堆焊片及堆焊工藝。
本發(fā)明首先在成分上采用降Co，加Ni、Cr，局部或全部代Co方案，由于WC～Co作為刀具材料時，Co有優(yōu)異性能;而在作為耐磨材料的情況下，利用Ni或NiCr作為金屬粘結(jié)相，則可降低成本，又可保證其抗磨性能。加入Cr成分對于抵抗磨損與汽蝕中的聯(lián)合破壞作用，具有優(yōu)異特性。值此，本發(fā)明的具體成分如下(1)WC80～97%、Co3～6%、Ni3～15%、Cr2～3%;(2)TiC50～75%、Ni14～40%、Cr2～10%、Mo0～9%;(3)Cr3C245～90%、WC0～40%、Ni10～15%。在制造工藝上采用生產(chǎn)效率高的粉末軋制或模壓成型和低溫?zé)Y(jié)為特點，具體工藝如下選取上述一種成分混合48小時，混入2～5%酚醛樹脂或汽油橡膠，干燥，過篩，用φ250毫米輥徑的粉末軋機或模壓成1.0～2.5毫米厚，寬＜20毫米的薄片，在700～900℃氫氣爐中將酚醛樹脂燒掉，然后在1000°～1320℃溫度下燒結(jié)30～60分鐘，即可制得可供電焊條或CO2氣體保護焊用的金屬陶瓷堆焊片。改園形焊條為片狀堆焊片也是本發(fā)明的特點之一，金屬陶瓷堆焊片的尺寸為1.0～2.5×4～20×50～400毫米，用作堆焊填充料，取代以前的園形WC～Co焊條。片狀金屬陶瓷可以取得寬焊道而均勻組織是園棒焊條所難達到的。
在堆焊工藝上，本發(fā)明的特點是金屬陶瓷片為堆焊填充料，舖放在需堆焊部件的表面上，用普通電焊條(碳鋼、不銹鋼或鑄鐵焊條)或CO2氣體保護焊起弧作為熱源取代氬弧焊進行焊接。堆焊電流與一般電焊相似，80～250安培，焊條直徑以φ3～φ5毫米為宜，焊接速度與一般電焊速度相同，由焊工隨意掌握。單片金屬陶瓷片焊后堆焊層寬度約25毫米，厚度高出母材約3毫米，溶入母材約2毫米，即耐磨層共厚5毫米。
經(jīng)測定整個堆焊層硬度均勻，金相組織表明粗大碳化鎢質(zhì)點均勻分布在堆焊層中。經(jīng)X射線衍射證明，本發(fā)明的堆焊層金相組織由碳化鎢、金屬碳化物(M6C)和馬氏體基體等組成。其硬度值如表1所示，其硬質(zhì)點的顯微硬度HV50＝1650公斤/毫米2。從金相組織的相成分表明，電焊條(或CO2保護焊中的焊絲)中的鐵，進入母材表1 電焊條堆焊金屬陶瓷片硬度
中奪取了金屬陶瓷中的游離或化合碳，形成了馬氏體和M6C結(jié)構(gòu)，把整個堆焊層的硬度提高到HRC≥60公斤/毫米2。這是氬弧焊所不能達到的。此外，采用電焊條或CO2氣體保護焊與片狀金屬陶瓷作為填充料相配合，熔焊速度快，所需熔焊電流也因薄片易熔而降低。所以，本發(fā)明特別適用于大面積平焊，用電焊條點焊在立面上也可作大面積立焊。所以本發(fā)明的應(yīng)用范圍廣，可用于水電站水輪機、水泵抗磨和抗汽蝕堆焊，亦可用于水泥、建筑材料以及礦山機械等易磨部件上堆焊，另如高爐風(fēng)口、料鐘、軋輥、風(fēng)機等易磨損件也可采用本發(fā)明。
采用本發(fā)明的經(jīng)濟效益和社會效益顯著。本發(fā)明由于降鈷達6%以上，使成本大為降低;且堆焊一道次，其堆焊層寬度比現(xiàn)有技術(shù)寬一倍，工作效率大大提高;同時，在堆焊片的制造過程中，酚醛樹脂已被燒掉，消除了對工人身體的危害，減少了環(huán)境污染;由于本發(fā)明在實施時不需要氬弧焊，易于普遍推廣。
實施例用市售約4微米的碳化鎢89%，鈷粉6%，電解鎳粉3%，球磨鉻粉2%，放入球磨機中，加入酒精成漿狀，混合48小時，加入酚醛樹脂5%(重量)，再次混合均勻，經(jīng)烘干，過篩，即制得了金屬陶瓷混合料。稱取粉末40克，將混合料裝入鋼制成形模中，加壓，出模。將成形模壓片在氫氣爐中900℃保持一小時，使酚醛樹脂完全燒淨(jìng)。繼續(xù)升溫到1200℃，保溫40分鐘，即制得了金屬陶瓷堆焊片。
鋼制拉絲機塔輪受鋼絲磨損嚴(yán)重。采用金屬陶瓷堆焊片，用結(jié)422φ3.2毫米電焊條，焊接電流為90安培，依次在塔輪槽底堆焊上3毫米抗磨層，塔輪的直徑為φ210、φ180、φ150、φ120與φ90毫米，五道槽堆焊時間為4小時。焊后用外園磨床磨成合乎光潔度的槽面，即可裝機使用。
權(quán)利要求
1.堆焊超耐磨部件用的WC-Co碳化物系焊條，其特征在于調(diào)整了WC-Co系的化學(xué)成分，采用TiC、Cr3C2、WC為主成分，并加入Ni、Cr和降Co或去Co的方案。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的碳化物系焊條，其特征在于焊條的具體成分為80～97%WC、3～6%Co、3～11%Ni、2-3%Cr或50～75%TiC、14～40%Ni、2-10%Cr、0～9%Mo，或45～90%Cr3C2、0～40%WC、10～15%Ni。
3.堆焊超耐磨件用的碳化物系焊條的制造方法，其特征在于由園棒形焊條改為由粉末軋制或模壓成形和燒結(jié)的金屬陶瓷堆焊片。
4.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的碳化物焊條，其特征在于金屬陶瓷堆焊片的尺寸范圍為厚度1.0～2.5毫米，寬度≤20毫米。
5.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的金屬陶瓷堆焊片的制造方法是將權(quán)利要求
2中的成分，外加5%酚醛樹脂或氣油橡膠。混合均勻后在低于100℃溫度下干燥，隨之粉末軋制或模壓成片，在700～900℃溫度下燒除酚醛樹脂后，在低于1320℃的溫度下進行燒結(jié)，即可得到金屬陶瓷堆焊片。
6.用碳化物系材料堆焊超耐磨部件的制造方法，其特征是在堆焊工藝上以碳化物系堆焊片為堆焊填充料，舖放或點焊粘結(jié)在需堆焊的部件表面，用普通電焊條或CO2氣體保護焊作為熱源進行堆焊，即可得到超耐磨耐蝕部件。
專利摘要
本發(fā)明屬于超耐磨耐蝕部件的制造方法。其主要特征是以片狀金屬陶瓷為堆焊填充料，用普通電焊條或CO
文檔編號B22F3/16GK85100670SQ85100670
公開日1986年8月13日 申請日期1985年4月1日
發(fā)明者楊勛烈, 竇萬義, 劉錫文, 張紫電 申請人:冶金部鋼鐵研究總院導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan