[發明專利]一種不銹鋼焊絲及其焊接工藝

有效

• 申請號: 200810040897.5
• 申請日: 2008-07-24
• 公開（公告）號: CN101633085A
• 公開（公告）日: 2010-01-27
• 發明（設計）人: 王寶森;馬朝暉;許軻;朱雙春
• 申請（專利權）人: 寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: B23K35/30
• 分類號: B23K35/30;B23K9/173;B23K9/095
• 代理公司: 上海東信專利商標事務所
• 代理人: 楊丹莉

技術領域

本發明屬于材料加工領域，尤其涉及一種焊接材料以及使用該焊接材料的焊接工藝。

背景技術

在馬氏體類不銹鋼以及雙相不銹鋼(馬氏體+鐵素體組織)的焊接中，目前通常選用奧氏體類焊接材料進行上述不銹鋼的焊接。由于填充材料和母材成分的差異，這類焊接接頭通常會由于兩者帶來的電極電位不同而發生腐蝕。如采用ASME(美國機械工程師協會)SFA(焊材標準)-5.9中的ER240、ER630兩種型號的焊接材料，由于填充材料和母材成分體系的差異易導致的電偶腐蝕。

發明內容

本發明的目的是提供一種不銹鋼焊絲及其焊接工藝，這種不銹鋼焊絲在馬氏體不銹鋼或者馬氏體加鐵素體不銹鋼中應用能有效抗電偶腐蝕，不但具有較高的抗拉強度，而且具有較高的沖擊韌性。

本發明的技術方案：一種不銹鋼焊絲，化學成分重量百分配比為：C?0～0.03％，Mn?0.4～1.2％，Si?0.5～1.0％，Cr?17～18％，Ti?0.2～0.4％，Ni?5.5～6.5％，S?0～0.015％，P?0～0.02％，余量為Fe及其他不可避免的雜質。

本發明還涉及使用上述不銹鋼焊絲的焊接工藝，具體步驟如下：在熱輸入4～8KJ/cm條件下，使用熔化極氣體保護焊的焊接工藝，即焊接電流為210～230A；焊接電壓在24～26V，焊接速度為400～600mm/min，層間溫度小于100℃。

本發明焊接材料的組織組成為低碳馬氏體+少量鐵素體組織。

C是金屬強化元素有效元素之一，為了達到超高強度等級，一定量C元素是必不可少的，同時為了形成Ti(C、N)異質形核有效質點核心，也需要?有一定量的C含量。但是C含量不能太多，過剩的C固溶在馬氏體基體中將嚴重降低熔敷金屬的韌性。

為保證焊縫金屬具有一定的抗腐蝕性能以及控制馬氏體和鐵素體相比例而加入一定量的Cr元素；過高或者過低都不能達到很好的強韌性匹配。

Ni是奧氏體形成元素，是改善金屬的低溫韌性元素之一。因此為了保證其熔敷金屬具有一定的塑韌性，成分體系中需加入適當含量的Ni元素；過低的Ni元素含量對熔敷金屬韌性改善不顯著，過高則不但會提高焊絲的成本，也會在熔敷金屬中形成殘余奧氏體，不利熔敷金屬韌性性能。

研究表明，細晶強化是唯一的對強度和韌性均有貢獻的強化方式。為了進一步提高熔敷金屬韌性，可使韌性良好的低碳馬氏體組織進一步細化，為此本發明將加入一定的Ti，利用液相熔池中能穩定存在的Ti(C、N)，觸發多點異質形核，從而細化熔敷金屬的一次結晶組織。Ti含量過低，形成的異質形核核心太少。起不到細化晶粒的作用；由于Ti是非常活潑的元素，極易氧化，Ti含量過多，將在冶煉過程中容易形成較難去除的夾渣，影響鑄坯的質量和元素的收得率。

適當的Mn也是熔敷金屬具有一定強度的保證，同時Mn也具有在熔池過程中脫硫和脫氧的作用。

適量的Si，一方面有助于熔池階段熔池的流動性得到改善，另一方面也有助于與氧結合形成夾渣物上浮，從而降低熔池中氧的含量。

另外，S、P含量需嚴格控制。

本發明由于采用了以上技術方案，使之與現有技術相比，具有以下優點和積極效果：

1)本發明焊接材料中的熔敷金屬不但具有超高的抗拉強度，而且其仍具有優良的塑韌性，顯著優于同類標準焊接材料的性能。

2)本發明的焊絲材料成分體系可以廣泛的應用在馬氏體不銹鋼和馬氏體+鐵素體雙相不銹鋼等鋼種的焊接中，替代通常采用的奧氏體焊接材料，避免了原先極易發生的電偶腐蝕而降低接頭的使用壽命，降低了生產使用成本。

3)本發明的焊接工藝，不用進行焊前預熱與焊后熱處理，可保證焊縫不會產生裂紋。

具體實施方式

本發明與現有技術的ER240、ER630兩種型號的焊絲成分對比如表1所示。

表1

本發明與現有技術的ER240、ER630兩種型號的焊絲成分力學性能對比如表2所示。

表2

現有技術隨著焊接強度等級的提高，會給焊接帶來很大的困難，通常需要進行預熱和焊后熱處理避免裂紋產生。

基于本發明焊絲提出一種不銹鋼焊接材料的焊接工藝，即熱輸入在4～8KJ/cm條件下，使用熔化極氣體保護焊的焊接工藝，即焊接電流為210-230A，焊接電壓在24-26V，焊接速度為400-600mm/min，層間溫度小于100℃。不用焊前預熱與焊后熱處理，可保證焊縫不會產生裂紋。