專利名稱：一種用于中碳調質高強鋼齒輪的焊條的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于中碳調質高強鋼齒輪的焊接材料。
目前堆焊齒輪的焊接材料，在國內(nèi)據(jù)焊工手冊介紹是采用J506、J507、J607和J857等焊條。J506和J507為碳鋼焊條，J607和J857為低合金高強鋼焊條，J607和J857采用的是Mn-Mo系統(tǒng)合金。采用上述焊條堆焊齒輪，要采用焊前退火焊后淬火工藝。堆焊修復的齒輪為拖拉機用的小型齒輪，重量較輕、模數(shù)較小。國內(nèi)在修復齒輪方面采用的其他焊條，如猴王牌Mk-J856Fe焊條，其合金成分(重量百分比)C為0.05～0.13;Mn為1.15～1.82;Si為0.31～0.52;Mo為0.15～0.89;Ni為0.71～2.31，少量牌號還含有W、Ti、Cr，但其含量在0.5以下。
經(jīng)專利局檢索到國外焊接齒輪材料，如ESAB中的OK75.75焊條，其合金成分(重量%)C為0.05，Si為0.3，Mn為1.5，Cr為0.35，Ni為1.8，Mo為0.4。Oerlikon焊條說明書中介紹其焊條化學成分(重量%)C為0.04～0.10;Mn為1.3～2.0;Si為0.20～0.50;Ni為1.25～2.50;Mo為0.25～0.60;Cr為0.60～1.0，其余為Fe。日本專利技術，在檢索中查到兩篇專利文獻，即TP-昭61-17363和TP昭60-174265。昭-61-17363文獻介紹其化學成分為(%)C0.07～0.15;Si≤0.6;Mn≤1.0;Cr0.5～3.5;Mo0.3～1.5;Ni≤0.2;O0.020～0.080;昭60-174265文獻介紹其化學成分(%)為C0.03～0.15;Si0.4～0.6;Mn0.5～1.0;Cr12～14;Ni1～8，根據(jù)需要還添可加0.5～2%的V、Co、Mo等元素。日本的這兩種焊條是用在堆焊在鑄輥的過渡材料，碳、錳、鉻、銅含量均較低，其目的是打底用，減少堆焊的耐磨層的裂紋傾向。
本發(fā)明的目的是設計出一種新的合金系的焊條，通過比較簡單的堆焊的方法，使展損后的中碳調質高強鋼齒輪再生利用。
我國冶金、機械、礦山和建筑等普遍采用機械傳動齒輪，其中很大一部分材質為中碳調質高強鋼，如40Cr、38MoNi和35CrMo等。這類齒輪在運行磨損失效后，全部都報廢。如果在磨損的齒面上，堆焊耐磨金屬，同時為堆焊制定一套合理可行的工藝，就能使報廢的齒輪再生利用。由于堆焊比其材更耐磨的金屬，還可提高齒輪的使用壽命。
本發(fā)明的焊條是采用Mn-Ni-Cr-Mo-B系合金系統(tǒng)，并采用堿性低氫型渣系。其焊條合金成分為(重量百分比)C0.08～0.20;Si0.20～0.60;Mn1.05～1.60;Cr2.0～3.5;Ni1.0～2.0;Mo0.41～1.0;B≤0.001;P和S≤0.03，其余為Fe。
本合金系統(tǒng)的焊條，碳的含量在規(guī)定范圍內(nèi)采用低限為好，即含碳量在0.10～0.12%，錳的含量最佳范圍在1.1～1.3%，鉻的最佳含量為2.8～3.2%，鎳的最佳含量在1.2～1.4%，鉬的最佳含量在0.5～0.6%之間。本發(fā)明合金系統(tǒng)是在錳、硅、鉬基礎上，加上一定的鎳和鉻，主要目的是增加被焊部分齒輪表面強度和硬度。同時提高韌性。另外該焊條增加B元素，它的作用原理是硼和氫、氧都有很強的親和力，所以能夠降低焊縫金屬中氫、氧、氮的含量。試驗表明熔敷金屬含硼量在0.001%左右時，熔敷金屬氫含量(H2/100g)比不含硼降低30～50%，由于焊縫金屬氫含量的降低，因此減少了焊縫的冷裂紋傾向。采用該種焊條堆焊熔敷金屬機械性能與被焊齒輪用鋼的性能比較見表1
表1 堆焊焊條熔敷金屬機械性能與齒輪用鋼性能比較
采用本發(fā)明的優(yōu)點焊條堆焊磨損齒輪，其磨損失效的齒輪無需退火，在調質狀態(tài)下直接堆焊修復，采取整體予熱，恒溫焊接，在耐磨層上覆蓋以化焊層，可以利于齒面加工，然后進行整體消除應力退火，堆焊修復后的齒輪無需進行調質處理。經(jīng)過機械加工銑齒后，即可重新使用。采用新型焊接材料，從表1可以看出，堆焊后的硬度強度均比典型的齒輪用鋼，如38CrMoNi高出34%，和20%，韌性也提高了許多。
下面是本發(fā)明的一個實施例。從1990年開始，我們針對鞍鋼東鞍山燒結廠球磨機傳動軸齒輪進行磨損后的全堆焊修復。球磨機傳動軸齒輪化學成分(%)見表2，齒輪鋼機械性能及主要技術參數(shù)見表3。
表2 球磨機傳動軸齒輪化學成分(%)
表3 齒輪鋼機械性能及主要技術參數(shù)
現(xiàn)已用該焊條堆焊修復齒輪10個，焊后經(jīng)各項質量檢驗全部合格，其中已有6個齒輪用于生產(chǎn)正常運行。使用結果表明，已磨損報廢的齒輪堆焊修復后，不僅可以完全代替新品使用，而且使用壽命還提高20%。
使用本發(fā)明堆焊修復磨損報廢齒輪，可以使磨損失效的中碳調質高強鋼齒輪再生利用，并能明顯提高其使用壽命。修復報廢齒輪的費用僅為制造新品費用的35～45%，因此，該種堆焊修復報廢中碳調質高強度齒輪的發(fā)明，無疑是節(jié)約材料、節(jié)約能源的好廣泛。該發(fā)明對越是重載大型齒輪，經(jīng)濟效益越顯著。
權利要求
1.一種焊接中碳調質高強鋼齒輪的焊條，其特征在于該焊條的化學成分為(重量百分比)C0.80～0.20；Si0.20～0.60；Mn1.05～1.60；Cr2.0～3.5；Ni1.0～2.0；Mo0.41～1.0；B≤0.001；P和S≤0.03，其余為Fe。
2.權利要求1所述中碳調質高強鋼齒輪的焊條，其特征是該焊條的化學成分(重量百分比)的最佳含量范圍是C0.10～0.12;Mn1.1～1.3;Cr2.8～3.2;Ni1.2～1.4;Mo0.5～0.6。
全文摘要
一種用于中碳調質高強鋼齒輪的焊條，它是采用Mn-Ni-Cr-Mo-B系合金系統(tǒng)。用這種焊條修復磨損報廢齒輪無需退火，在調質狀態(tài)下可直接堆焊，焊后也不必進行調質處理。堆焊后齒輪表面硬度、強度均比典型齒輪用鋼好，韌性也提高了許多，且使用壽命比新齒輪提高20％以上，修復舊齒輪的費用僅為制造新品費用的35～45％。因此利用本發(fā)明可以達到節(jié)約材料、節(jié)約能源的效果，具有較好的經(jīng)濟效益。
文檔編號B23K9/04GK1069216SQ9210620
公開日1993年2月24日 申請日期1992年5月21日 優(yōu)先權日1992年5月21日
發(fā)明者高輝光, 翟曉利, 任萬祥 申請人:鞍山鋼鐵公司, 鞍山鋼鐵公司鋼鐵研究所