磨損是冶金、礦山、機(jī)械、電力、煤炭、石油、交通、軍工等許多工業(yè)部門普遍存在并成為引起設(shè)備失效或材料破壞的一個(gè)重要原因，也是造成經(jīng)濟(jì)損失最多的問題之一，研究和發(fā)展新一代抗磨材料,對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)具有重要的意義。傳統(tǒng)的高錳鋼堆焊焊條，是焊補(bǔ)修復(fù)的主要焊接材料，目前應(yīng)用較多的是D256、D266、D276、D277和KD2286焊條。在焊接過程中提高高錳鋼耐磨性的方法有兩種：一是加入某些合金元素，在奧氏體基體上形成細(xì)小彌散分布的第二相粒子，靠位錯(cuò)與第二相粒子間的作用來提高加工硬化的效果；二是降低奧氏體的穩(wěn)定性，在磨損作用下發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變，提高加工硬化效應(yīng)，提高工件的耐磨性。硼是我國(guó)富有元素，價(jià)格低而且穩(wěn)定。與碳相比，在堆焊合金中硼與鐵更易形成化合物，而且硼化物Fe2B與含硼碳化物Fe3(C,B)、Fe23(C,B)6的硬度與穩(wěn)定性均普遍高于碳化物Fe3C。因此，在堆焊合金中添加一定量的硼對(duì)于提高耐磨性有十分重要的意義。本實(shí)驗(yàn)研究的內(nèi)容是在D256焊條藥皮中加入鈦鐵、釩鐵、碳化硼和稀土，利用焊接冶金反應(yīng)在高錳鋼堆焊層中自發(fā)生成硼化物增強(qiáng)顆粒以提高其在中低載荷作用下的耐磨性。
實(shí)驗(yàn)材料為D256焊條、B4C、鈦鐵(Ti20%~35%，C≤0.15%，Al≤6%，Si≤4%，P≤0.1%，S≤0.06%）、釩鐵（V50%~65%，C≤0.06%，Si≤2%，Al≤2.5%，P≤0.1%，S≤0.1%）、石墨、稀土，其粒度都是100目。自制的耐磨焊條的碳化硼含量分別為2%、4%、6%、8%。焊芯選用H08A，直徑為3.2mm。制成規(guī)格為Φ4.0mm的焊條。然后采用140A電流在Q235鋼板上連續(xù)堆焊三層，最后制成6mm×6mm×10mm的標(biāo)準(zhǔn)試樣。
在D256焊條藥皮中添加碳化硼后，堆焊層的組織主要由奧氏體+大量硼化物和碳化物顆粒組成。當(dāng)碳化硼含量為6%時(shí)，奧氏體晶粒細(xì)化程度最好。在D256焊條藥皮中加入6%碳化硼時(shí)，堆焊層宏觀硬度達(dá)到56HRC，其熔合區(qū)硬度較加石墨的焊條提高了8HRC，較D256焊條提高了10HRC。在藥皮中添加適量的碳化硼較只添加石墨能顯著提高高錳鋼堆焊焊條的耐磨性能。