[發明專利]一種核電構件電弧增材制造用埋弧焊絲

有效

• 申請號: 201710776766.2
• 申請日: 2017-09-01
• 公開（公告）號: CN107553001B
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 劉東;張東海;盧偉;呂奎清;徐文福;續杰;王中;王哲;楊恒闖;劉玉雙
• 申請（專利權）人: 武漢鐵錨焊接材料股份有限公司
• 主分類號: B23K35/30
• 分類號: B23K35/30;B23K35/40
• 代理公司: 北京匯澤知識產權代理有限公司 11228
• 代理人: 胡建文

本發明提供了一種核電構件電弧增材制造用埋弧焊絲，按重量百分比計，包括如下化學成分：C：0.10～0.16％，Mn：1.6～2.1％，Si≤0.05％，P≤0.004％，S≤0.004％，Mo：0.40～0.60％，Ni：0.50～0.8％，Cu≤0.05％，B≤0.0008％，Sb≤0.002％，Ti：0.02～0.08％，其余為Fe和不可避免的雜質。該埋弧焊絲具有良好的強度和較高的低溫沖擊韌性，其抗拉強度大于580MPa，?20℃低溫沖擊功保證在150J以上，且其配合增材制造專用焊劑進行核電構件的打印，具有打印工藝優良，成型美觀，焊道細密的優點。

技術領域

本發明屬于焊接材料技術領域，具體涉及一種核電構件電弧增材制造用埋弧焊絲。

背景技術

增材制造是一種通過層層堆積的方式將數字化模型直接制造出實體零件的一種技術，是一種全新的短周期、低成本的制造技術，在航空、航天、核電裝備以及生物醫學等領域具有重要的應用前景。目前，國內外增材制造的研究開發已經成為制造技術的熱門前沿，增材制造設備和符合增材制造要求的原材料是該技術的兩大核心要素，各大院校和科研院所爭相以各種項目為依托在進行相關的以電弧為熱源的增材制造技術及相關原材料的研究和開發。但是，目前國內外公開發表的探討以電弧為熱源的增材制造技術(WAAM)的文章較少，僅涉及到成形過程溫度場的演變及應力分布規律研究，電弧增材制造技術較其他熱源的增材制造技術而言發展較為緩慢。

以電弧為熱源的增材制造用焊接材料的開發這一項目，不僅是為焊材產業開辟了新的產品研制方向，對于焊材產業上游的鋼鐵制造產業，也將形成一個新的高附加值鋼材品類。對于增材制造技術的應用領域將帶來突破性進展。本項目的產品用于核電領域，本項目的成功研發對核電設備制造業也會帶來技術革新的意義。

發明內容

本發明的目的是提供一種核電構件電弧增材制造用埋弧焊絲，具有良好的強度和較高的低溫沖擊韌性，且打印工藝優良，成型美觀。

本發明的技術方案是提供了一種核電構件電弧增材制造用埋弧焊絲，按重量百分比計，包括如下化學成分：C：0.10～0.16％，Mn：1.6～2.1％，Si≤0.05％，P≤0.004％，S≤0.004％，Mo：0.40～0.60％，Ni：0.50～0.8％，Cu≤0.05％，B≤0.0008％，Sb≤0.002％，Ti：0.02～0.08％，其余為Fe和不可避免的雜質。

本發明核電構件電弧增材制造用埋弧焊絲中化學成分的設計原則如下：

C是強烈的脫氧劑，是保證焊縫金屬強度的重要元素，但碳過渡系數很小，用量過多會影響焊縫金屬的低溫沖擊韌性，且易使焊縫的延展性大幅度下降，因此，為了保證焊縫金屬具有良好的強度和較高的低溫沖擊韌性，本發明將碳的含量控制為0.10～0.16％。

Mn是脫氧劑，能夠提高焊縫金屬的強度和硬度，是奧氏體穩定元素，本發明中將Mn加入量控制為1.6～2.1％，若Mn加入量低于1.6％，則焊縫金屬的強度不夠，若Mn加入量過高，則會使焊縫金屬的延展性、韌性變差，焊接接頭脆硬，從而造成晶粒粗大。

Si作為脫氧劑加入，與Mn聯合脫氧效果更佳，降低焊縫金屬氧含量，提高低溫沖擊韌性，但Si加入量過多時易造成沖擊韌性下降，且設計的增材制造打印件不允許含有Si，故本發明中將Si保持在最低限度，將Si含量控制在≤0.05％。

Mo可以細化晶粒，提高焊縫的強度和硬度，消除鋼的脆性，提高沖擊韌性，在焊接過程中基本不被氧化，過渡系數高達90％，若Mo加入量低于0.4％，作用不明顯，Mo加入量高于0.6％，在高含錳量的焊絲中，對沖擊韌性不利，因此，本發明中Mo的加入量控制在0.40～0.60％。

Ni是滲合金元素，可提高焊縫的韌性和強度，它與氧親和力比鐵小，焊接時基本不被氧化，過渡系數較高，若Ni的加入量低于0.5％，對韌性作用不明顯，若Ni加入量高于0.8％，Ni會引起輻照脆化，因此，本發明中Ni的加入量控制在0.50～0.8％。