對輥破碎（suì）機耐磨焊條的研製

摘要研製（zhì）了一種用於對棍玻碎（suì）機襯磨堆壞壞條，通過反複調（diào）整壞條藥皮（pí）成分，找到了適合對棍破碎機機齒堆 壞（huài）的（de）合（hé）全衣.通過堆壞層的全相顯徽分析及X射（shè）線物相分（fèn）析表明:新（xīn）研製的對棍破碎機襯磨堆壞（huài）壞條組織為馬氏體 +破化（huà）物+戲餘奧氏體，堆壞層的硬度在HRC64---65之問（wèn），襯磨試臉和工業試臉證明，對棍破碎機堆壞合全的襯磨 性（xìng）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，高效對輥破碎機得到（dào）越來越（yuè）廣泛的應用，而對輥破碎（suì）機的磨損量相當嚴重。我國目前（qián）大多（duō）數采用的對輥破碎機材料為35CrMoTi (或450)鑄鋼（gāng），而此類鋼的硬度、耐磨性均較（jiào）差，無法承受高應力強（qiáng）磨粒磨損（sǔn）。由（yóu）於（yú）對輥破（pò）碎機齒尖的麵積狹小，采用碳化鎢管狀藥芯焊絲、氧乙炔吹焊工藝在齒尖部（bù）位（wèi）堆焊（hàn），施工難度（dù）大，很難推廣普及，而（ér）且還存在碳化鎢藥芯焊絲（sī）價格昂貴等（děng）問題。為解決（jué）上述問題，研製出了一種適合對輥破碎機機齒堆焊的新型焊（hàn）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（yào）芯焊絲的1/4，該（gāi）焊條（tiáo）在齒尖上堆焊方便自如，隻需一台小型交流焊機，便於現場施工。

1、焊條的堆焊工藝性能

本焊條采用價廉易購的H08A低碳（tàn）鋼為焊芯，藥皮是在欽鈣型藥皮的（de）基礎上加以（yǐ）改進，保留（liú）了欽鈣型藥皮（pí）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（hú）攪拌作用下迅速向熔滴中（zhōng）過渡合（hé）金元素，當熔滴增大到與母材接（jiē）觸時，造成短路，在重力和表麵張力的作用下迅（xùn）速過渡到工件（jiàn）上。這種短路過渡（dù）形式具有使焊層化學成分均勻、硬度偏差小的（de）優點。另（lìng）外，本焊條為（wéi）酸性熔渣，對母材表麵油鏽不敏感，對修複舊軋輥（gǔn）除鏽要求不嚴格（gé），熔渣比重小、熔點低、導電性好、多層堆焊也不易產生夾渣。

焊條堆焊（hàn）電流與欽鈣型結構鋼焊條相當或稍大一些，4mm焊芯的耐磨焊條堆焊電流在140-160 A之間，當堆焊電流偏低時，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（zào）成堆焊層硬度（dù）偏低，耐磨性下降;當堆焊電流（liú）偏大時，熔池（chí）溫度隨之升高，碳及合金元素燒損較多，合金碳化（huà）物（wù）含量減少，堆焊（hàn）層硬度和耐磨性下降。大電流還會使熔池（chí）溫（wēn）度上升，易促進粗晶的形成，這也是應該（gāi）避免的.選擇堆（duī）焊電流150 A時，碳（tàn）及合金元素能充（chōng）分（fèn）保（bǎo）留在堆焊層（céng）中，形成一定量的（de）合金碳化物硬質（zhì）相，堆焊層的硬度和耐（nài）磨性得到提高。單層堆焊和多層（céng）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(從焊道斷麵觀察，熔深很小).所（suǒ）以，單層堆焊受母材稀釋（shì）的程度極小，這有利於減（jiǎn）少對輥破碎（suì）機機齒的堆焊次數，提高工作（zuò）效率.以下試（shì）驗均采用6 4 mm焊芯的堆（duī）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（duī）焊（hàn）層焊（hàn）態組織

堆焊組（zǔ）織是決定堆焊層耐磨（mó）性的主要因素，本文研究（jiū）的堆焊（hàn）合金由於含有較多的合金（jīn）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（mǎ）氏體 +少量殘餘奧氏體。

2.2 X射線衍射儀（yí）測試

對試（shì）樣進行x射線（xiàn）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。

2.3堆（duī）焊層磨（mó）損試驗

該試驗中，上試樣固定不動，下試（shì）祥（xiáng）(滾輪)旋（xuán）轉（zhuǎn），將磨（mó）料帶入磨損試驗表麵。上試樣製備:將對輥破碎機堆焊焊條堆（duī）焊在10 mm厚的45.鋼板上（shàng），堆焊層為一層，切成10 mmX 10 mmX 12 mm的方塊，共3塊編為1tt,.,3a。試樣表麵磨光（guāng），粗糙度為R,O. 8。標準試樣（yàng）為35CrMoTi，編號為4U~ 6v。下試樣為GCr 15鋼，830-860℃淬火，150-180℃回火，硬（yìng）度HRC 58^-61，表麵（miàn）粗糙（cāo）度R,O. 8。下（xià）試樣（yàng）尺（chǐ）寸為44.1X9.8mm，轉速180rpm。磨料采用60---100目石英砂，硬度Hv 900---1 100,磨（mó）料流量18-20 g/min。試驗施加載荷19.6N，試驗時（shí）間（jiān）2h。測定重量，三塊試樣（yàng）平均磨損量0. 001 43 g，三塊標準試樣平均磨（mó）損量0. 011 32 g，相對耐磨性為:相對耐磨量。二標準試樣磨損量/試（shì）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（hé）金的（de）宏觀硬度平均值為HRC 65. 1，基（jī）體顯微硬（yìng）度（dù）平均為HY351，條狀碳化（huà）物的顯微硬度平均值為HV 1 304,

2.5堆焊合金的能譜試驗（yàn）

用化學方法並采用EDAX-PV9100型X射線能（néng）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（wēi）量，Fe餘（yú）量。

3、分析討論

從化學分析和能譜試驗可知，新研（yán）製的對（duì）輥破碎機堆焊合金係高碳高鉻（gè）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合金元素的作用

(1)碳能夠與大多（duō）數合金元（yuán）素形成化合物，增加堆焊層（céng）碳化（huà）物含量，提高耐磨性。碳也可以溶入基體形成固（gù）溶體，提高基體硬度。但過多的碳又會降（jiàng）低堆焊層的韌性，產生焊接裂紋。本堆焊合金係碳含量限製在0.8%一（yī）1.0%這一範圍.

(2)鉻是碳化物（wù）穩定元素，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含量較高C含量低時，堆焊層為高鉻鑄鐵，層內主要硬度相為(Cr, Fe)7 (C, B):及(Cr, Fe) z3(C, B)6，基（jī）體為萊氏（shì）體[6]，這（zhè）兩種複合碳化物的硬度為HV1100一2300，與萊氏體(HV 700-980)結合在一起具有（yǒu）很高的抗應力磨料磨損和耐（nài）熱（rè）、耐蝕性能，它的耐（nài）磨性取決（jué）於碳化（huà）物的數量和分布，含有大量一次碳（tàn）化物的過共（gòng）晶組織，耐（nài）磨性（xìng）較好。

(3)欽元素是破碎機耐磨堆焊焊條（tiáo）的主加元素之一它對堆焊層的質量及耐磨（mó）性起著一定作用。欽元素是一種（zhǒng）強碳（tàn）化物形成元素，它與碳的親和力大於Fe, Cr元素，碳原子半徑與欽（qīn）原（yuán）子半徑之比等於0.53(小於0.59).形成的間隙（xì）型碳化物TIC，熔點（diǎn）為3 200 'C，顯（xiǎn）微硬度HV 3 200,由於它形成的溫度高，晶粒細小，彌散分布，對阻止堆焊層中柱晶和枝狀組織起到（dào）一定作（zuò）用，同時這種高硬度、高穩定性的碳化物對耐磨性（xìng）的提高也起到積極作用。

堆（duī）焊時，熔池（chí）溫度很高，因此會（huì）吸收大氣中的氮，與（yǔ）熔（róng）池中欽（qīn）元素形成TIN或Ti (N, C)，這類（lèi）化合物具有熔（róng）點高、硬度高、彌散（sàn）分布的特點，在堆焊層中起著硬 質點作用，提高堆焊層耐磨性（xìng）。 欽元素除（chú）可（kě）與碳、氮形成高硬度、高穩定性的化（huà）合物外，還可（kě）以起到細化晶粒的作用。使共晶（jīng）組織細化，提高堆（duī）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（wēi）量稀土，不僅可以消除有害雜質、淨化堆焊層（céng），而（ér）且可使堆焊合金表麵的氧化膜致密，從而提高堆焊合金（jīn）的耐磨性。

3. 2堆焊合金組織與耐磨性的關係

堆焊層（céng）組織是（shì）決定堆焊層（céng）耐磨性的主要因素，由於本文研製的對輥破（pò）碎機堆焊合（hé）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（huà）物，大部分 是(Cr, Fe)7C` (HV 1 200-1 800), TiC (HV 3 200).這些高硬度（dù）的碳化物能強烈地抵抗磨料的切削（xuē）性能（néng），提高破碎機的抗磨能力，又因為基（jī）體組織為馬氏體+少（shǎo）量殘餘奧氏體，大大提高了基體（tǐ）耐磨（mó）性。

4、工業（yè）試驗結果

通過工業現場試驗證明，使用（yòng）新（xīn）研製的堆焊焊條，使對輥破碎（suì）機堆焊層的耐磨性能很好地滿足了工業要求，獲得了顯著的經濟效益。山東（dōng）鮑店煤礦洗煤（méi）廠（chǎng）35CrMoTi對輥破碎機，未經堆焊使用250 h即報廢，對輥（gǔn）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，對輥破碎機的年耗費為18.6萬元，一年可節約35.4萬元.

5結論

(1)新研製的對輥破碎機堆焊焊條交、直流焊（hàn）機均可使用，並且在齒尖上堆（duī）焊不流淌，完全可滿足現場施工技術要求.I

(2)新研製的對輥破碎機（jī）堆焊組織為馬氏體十碳化物+殘餘奧氏體。

(3)新（xīn）研製的堆焊（hàn）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（zhōng）的主要碳化物為M7C3型。

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