對（duì）輥破碎機（jī）耐磨焊（hàn）條的研製

摘要（yào）研製了（le）一種用於對棍玻碎機襯磨堆壞壞條，通過反複調整壞（huài）條藥皮（pí）成分，找到（dào）了適合對棍破（pò）碎機（jī）機齒堆（duī） 壞的合全（quán）衣.通過堆壞層的全（quán）相（xiàng）顯徽分析及X射線物相分析表明:新研製的（de）對（duì）棍（gùn）破碎機襯磨堆壞壞條組織為馬氏體 +破化物+戲（xì）餘奧氏體，堆壞層的硬度在HRC64---65之問，襯磨試臉和工業試臉（liǎn）證明（míng），對棍破（pò）碎機堆壞合全的襯磨（mó） 性能優良，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（zhe）我國選煤行業的迅速發展，高效對輥破碎機得到越來越廣泛的應用，而對輥破碎（suì）機的磨損量相當嚴重。我國目前大多數采用的（de）對輥破碎機材料為35CrMoTi (或450)鑄（zhù）鋼，而此（cǐ）類鋼的硬度、耐磨性均（jun1）較差，無法承受高應力強（qiáng）磨粒磨損。由（yóu）於對輥（gǔn）破碎機齒尖的麵（miàn）積狹小，采用碳化鎢管狀藥芯焊絲、氧乙炔吹焊工藝（yì）在齒尖部位堆焊，施工難度大，很難推廣普及，而且（qiě）還存在碳化鎢（wū）藥芯焊絲價（jià）格昂貴（guì）等（děng）問題。為解決上述問題，研製出了一種適合對輥破碎機機齒堆焊的新型焊條。由於采用（yòng）低碳鋼為焊芯，外塗合金藥皮，其成本（běn）僅為碳化鎢藥芯焊絲（sī）的（de）1/4，該（gāi）焊條在齒尖上堆焊方便自如，隻需（xū）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（hàn）條（tiáo）采用價（jià）廉易購的H08A低碳鋼為焊芯，藥皮是在欽鈣型藥皮（pí）的基（jī）礎上加以改進，保留了欽鈣型藥皮電弧（hú）燃（rán）燒穩定、脫渣容易、飛濺小（xiǎo）、成形美觀、交直流兩用（yòng）等特點。由於藥皮中的合金（jīn）劑在電弧攪拌作用（yòng）下迅（xùn）速向熔滴中過渡合金元素（sù），當（dāng）熔滴增大（dà）到與母材接觸（chù）時（shí），造成短路，在重力和表麵張力的作（zuò）用下迅速（sù）過（guò）渡到工件（jiàn）上。這種短路過渡形式具（jù）有使焊層（céng）化學（xué）成分均勻（yún）、硬度偏差小的優點。另外，本焊條為酸性（xìng）熔渣，對母材表麵油鏽不敏感，對修複舊軋輥除鏽要求不嚴格，熔渣比重小、熔點低、導電性好、多層堆焊也不易產（chǎn）生夾渣。

焊條堆焊電流與（yǔ）欽鈣型結構鋼焊條相當（dāng）或稍大一些（xiē），4mm焊芯的耐磨焊條堆焊電流在140-160 A之間（jiān），當堆焊（hàn）電流偏低（dī）時，焊條熔化速率降（jiàng）低，碳及合金元（yuán）素不能充分（fèn）熔入堆焊層中，而是以熔渣的形（xíng）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;當堆焊電流（liú）偏大時，熔池溫度隨之（zhī）升高，碳及合金元素燒損較（jiào）多，合（hé）金碳化（huà）物含量（liàng）減少，堆焊層硬度和耐磨性（xìng）下降。大（dà）電（diàn）流還（hái）會使（shǐ）熔池溫（wēn）度上升，易促進粗晶的形（xíng）成，這也（yě）是應該避免的.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（dìng）量的合金碳化物硬質（zhì）相，堆（duī）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(從焊道斷麵觀察，熔深很小).所以，單層堆焊受母材稀釋的程度極小，這（zhè）有利（lì）於減少對輥破碎機機（jī）齒的堆焊次數，提高工（gōng）作（zuò）效率.以下試驗均（jun1）采（cǎi）用6 4 mm焊芯的堆焊（hàn）焊條（tiáo），焊接電流為150 A，直流（liú）焊機單層（céng）堆焊。

2、堆焊合金的組織與性能試驗

2. 1堆焊層焊態組織

堆焊組（zǔ）織是決定堆焊（hàn）層耐磨性的主要因素，本文研（yán）究的（de）堆焊合金由於含有較多的合金元（yuán）素和適量的碳，使（shǐ）堆（duī）焊層碳化物含量較多（duō）.見圖1。其基體（tǐ）組織為馬氏體（tǐ） +少量殘餘奧氏體。

2.2 X射線衍射儀測試

對試樣進行x射線物相分析，其結果證明（míng）堆焊合金的組織主要由馬氏（shì）體和(Cr, Fe)23C‘組成。

2.3堆焊層磨損試驗

該（gāi）試驗中，上試（shì）樣固定不（bú）動，下試祥（xiáng）(滾輪（lún）)旋（xuán）轉，將磨料帶入磨損試驗表麵。上試（shì）樣製備:將（jiāng）對輥破碎機堆焊焊條堆（duī）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（fāng）塊，共（gòng）3塊編為1tt,.,3a。試樣表麵磨光，粗糙度為（wéi）R,O. 8。標準（zhǔn）試樣為35CrMoTi，編號為4U~ 6v。下試樣為GCr 15鋼，830-860℃淬（cuì）火，150-180℃回火，硬度HRC 58^-61，表麵粗糙度R,O. 8。下試樣尺寸為44.1X9.8mm，轉速180rpm。磨料采用60---100目石英砂，硬度Hv 900---1 100,磨料流量18-20 g/min。試驗施加載荷19.6N，試驗（yàn）時（shí）間2h。測定重量，三塊（kuài）試樣平均磨損量0. 001 43 g，三塊標準試樣（yàng）平均（jun1）磨損量0. 011 32 g，相對耐磨性為:相對耐磨量。二標準試樣磨損量/試樣磨損量=7. 9.

2. 4堆焊合金硬度

堆焊電流為（wéi）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（jī）體顯微硬度平均為HY351，條狀碳化物的顯微硬（yìng）度平均值（zhí）為（wéi）HV 1 304,

2.5堆焊合金的能譜試驗

用化學方（fāng）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微量，Fe餘（yú）量。

3、分析討論

從化學分（fèn）析和（hé）能譜（pǔ）試驗可知，新研製的對輥破碎機堆焊（hàn）合金係高（gāo）碳高鉻合金，合金元素（sù）總量大於25%.由文獻（xiàn）〔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)碳能夠與大多數合金元素（sù）形成化合物，增加堆焊層碳化物含量，提高（gāo）耐磨性。碳也可以溶入基體形成固溶體，提高（gāo）基體硬度。但過多的碳（tàn）又會降（jiàng）低堆焊（hàn）層的（de）韌性，產生焊接裂紋。本堆焊合金係（xì）碳含量限（xiàn）製在0.8%一1.0%這一範圍.

(2)鉻是碳化物穩定元素（sù），當原子（zǐ）比值N cr/c增加時，鋼（gāng）中先後生成(Cr,Fe)5C, (Cr,Fe)7C和（hé）(Cr,Fe)29C6151。當Cr含量較高C含量（liàng）低時，堆焊層為高鉻鑄鐵（tiě），層（céng）內主要硬（yìng）度相為(Cr, Fe)7 (C, B):及(Cr, Fe) z3(C, B)6，基體為萊氏（shì）體[6]，這兩種複合碳化（huà）物的硬（yìng）度為HV1100一2300，與萊氏體（tǐ）(HV 700-980)結合在一起具有很高的抗應力磨（mó）料磨損和耐熱、耐蝕性能，它的耐磨性取決於（yú）碳化物的數量和分布，含有大量一次碳化物（wù）的過共晶組織，耐磨性較好。

(3)欽元素是破碎機（jī）耐（nài）磨堆焊焊條的主加元素（sù）之一它對堆焊層的（de）質量及耐磨性起著一定作用。欽元素是一（yī）種（zhǒng）強碳（tàn）化物形成元素，它與（yǔ）碳的親和力大於Fe, Cr元素，碳原子半徑與欽原子半徑之（zhī）比（bǐ）等於0.53(小於0.59).形成的（de）間隙型碳化物（wù）TIC，熔點為3 200 'C，顯微硬度（dù）HV 3 200,由於它形成的溫度高，晶粒細小，彌散分布，對阻止（zhǐ）堆焊層中柱晶和枝（zhī）狀組織起到一定作用，同時這種高硬度、高穩定性的碳化（huà）物對耐磨性的提高也（yě）起到積極作用。

堆（duī）焊時，熔池溫度很高（gāo），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（gāo）、硬度高（gāo）、彌散分（fèn）布的特點，在堆焊層中（zhōng）起著硬 質點作用，提高堆焊層耐磨性（xìng）。 欽元素除可與碳、氮形成高硬度、高穩定性的化合物外，還可以起到細化晶粒的作用。使共（gòng）晶組織細化，提高堆焊層耐磨性，同時增（zēng）加堆焊層韌性。鐵元素是（shì）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（jiā）入微量稀（xī）土，不（bú）僅可以消除有（yǒu）害雜（zá）質、淨化堆焊層，而且可使堆焊合（hé）金表麵的氧化膜（mó）致密，從而提高堆焊（hàn）合（hé）金的耐磨性。

3. 2堆焊合金組織與耐磨性的（de）關係

堆焊層組織是決定堆焊層耐磨性的主要因素，由於本（běn）文研製的對輥破碎機堆焊合金中含有較多的合金元（yuán）素和適量的碳，形成一定量均勻（yún）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（gāo）硬度的碳化物能強烈地抵抗（kàng）磨料的（de）切削性能，提高破碎機（jī）的抗磨能（néng）力，又因為基體組織為馬氏（shì）體+少量殘餘奧氏體，大（dà）大提高了基體耐磨性。

4、工業試驗結果

通過工（gōng）業現場試驗證（zhèng）明，使用新研製的堆（duī）焊焊條，使對輥破碎機堆焊層的耐磨性能很好地（dì）滿（mǎn）足了工業要求，獲得了顯（xiǎn）著的經濟效益。山東鮑店煤礦（kuàng）洗煤廠35CrMoTi對輥破（pò）碎（suì）機，未（wèi）經堆焊使用250 h即報（bào）廢，對輥破碎機年耗費54萬元。采用新研製的堆（duī）焊焊條對其表麵進行堆焊，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（lùn）

(1)新研製的對輥（gǔn）破碎機堆焊焊條（tiáo）交、直流焊機均可使用（yòng），並且在齒尖上堆（duī）焊不流淌，完全可滿足現場（chǎng）施工（gōng）技術要求.I

(2)新研製的對輥破碎機堆焊組織為馬氏體十碳化物+殘餘奧氏體。

(3)新研製的堆（duī）焊焊條其硬度高達HRC65,耐磨性是35CrMoTi的8.6倍。

(4)對輥破碎（suì）機堆焊層中的主要碳化物為M7C3型。

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