[發(fā)明專利]一種高強(qiáng)耐點(diǎn)蝕含氮奧氏體不銹鋼藥芯焊絲及制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110235717.4
• 申請日: 2021-03-03
• 公開（公告）號: CN113001057B
• 公開（公告）日: 2022-09-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 柏關(guān)順;明珠;甄立玲;王偉;李奎雨;魏慶忠;李金娥
• 申請（專利權(quán)）人: 中國兵器科學(xué)研究院寧波分院
• 主分類號: B23K35/30
• 分類號: B23K35/30;B23K35/40
• 代理公司: 寧波誠源專利事務(wù)所有限公司 33102
• 代理人: 袁忠衛(wèi);周銀銀

本發(fā)明公開了一種高強(qiáng)耐點(diǎn)蝕含氮奧氏體不銹鋼藥芯焊絲，其由藥芯粉和包裹所述藥芯粉的不銹鋼帶組成，其特征在于：所述藥芯粉由合金組分和渣系組分組成，所述合金組分中各物質(zhì)占藥芯粉的質(zhì)量百分比為，電解錳：1.5～3wt％，硅鐵：0.5～1wt％，鉻粉：20～22wt％，鎳粉：12.5～20wt％，鉬鐵：0.2～3.5wt％，銅粉：0.1～2.0wt％，氮化鉻：0.1～5wt％，鐵粉和不可避免的雜質(zhì)為余量。本發(fā)明采用多元復(fù)合渣系耦合保護(hù)的設(shè)計(jì)方案，在不影響焊接性和增加焊接工藝難度的同時(shí)抑制含氮奧氏體不銹鋼焊接過程中氮元素逸出。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及焊接材料領(lǐng)域，尤其涉及一種高強(qiáng)耐點(diǎn)蝕含氮奧氏體不銹鋼藥芯焊絲及制備方法。

背景技術(shù)

含氮奧氏體不銹鋼是一種利用氮元素代替昂貴鎳元素作為奧氏體穩(wěn)定元素的資源節(jié)約型低成本奧氏體不銹鋼。含氮奧氏體不銹鋼具有優(yōu)良的強(qiáng)韌性和耐腐蝕性能，近年來被廣泛應(yīng)用于航空工業(yè)、建筑行業(yè)、石油化工和海洋工程等領(lǐng)域。

含氮奧氏體不銹鋼在實(shí)際應(yīng)用過程中涉及大量的焊接過程。含氮奧氏體不銹鋼焊接時(shí)往往面臨焊縫金屬中氮元素的逸出和氣孔缺陷問題：在焊接過程中焊絲中過飽和的氮元素在熔池中發(fā)生冶金反應(yīng)，會向大氣中逸出；由于熔池快速凝固，部分氮?dú)鉄o法逸出，在焊縫中形成氮?dú)饪住：缚p中氮元素的逸出和氣孔缺陷會嚴(yán)重降低焊接接頭的強(qiáng)度和耐點(diǎn)蝕性能。目前含氮奧氏體不銹鋼焊接專用焊絲缺乏，往往采用常規(guī)的奧氏體不銹鋼焊絲來替代，例如商用ER308L奧氏體不銹鋼焊絲(不含氮)，焊縫強(qiáng)度僅為母材的70-80％，焊接氣孔缺陷敏感性高，耐點(diǎn)蝕性能顯著降低，難以發(fā)揮含氮奧氏體不銹鋼的優(yōu)勢。此外，含氮奧氏體不銹鋼加工硬化率高，焊絲拉拔難度大，降低焊絲成品率和質(zhì)量。因此，研制高強(qiáng)耐點(diǎn)蝕含氮奧氏體不銹鋼專用焊絲具有重要的工程應(yīng)用價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的第一個(gè)技術(shù)問題是提供一種在焊接時(shí)有利于氮?dú)庖莩鰪亩嵘附咏宇^的強(qiáng)度和耐點(diǎn)蝕性能的高強(qiáng)耐點(diǎn)蝕含氮奧氏體不銹鋼藥芯焊絲。

本發(fā)明解決第一個(gè)技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：一種高強(qiáng)耐點(diǎn)蝕含氮奧氏體不銹鋼藥芯焊絲，其由藥芯粉和包裹所述藥芯粉的不銹鋼帶組成，其特征在于：

所述藥芯粉由合金組分和渣系組分組成，所述合金組分中各物質(zhì)占藥芯粉的質(zhì)量百分比為，電解錳：1～3wt％，硅鐵：0.5～1wt％，鉻粉：20～22wt％，鎳粉：12.5～20wt％，鉬鐵：0.2～3.5wt％，銅粉：0.1～2.0wt％，氮化鉻：0.1～5wt％，鐵粉和不可避免的雜質(zhì)為余量；

所述渣系組分中各物質(zhì)占藥芯粉的質(zhì)量百分比為，鈦酸鈉和鈦酸鉀：4～7wt％，氧化鋯：2～5wt％，四氧化三鐵：3～4wt％，氟化物：5～9wt％，鉀長石：1～3wt％，金紅石：10～12wt％，氧化鉍：1～10wt％以及鋁粉：0.5～2.5wt％。

電解錳：奧氏體化元素，能夠增加氮元素的固溶度，但錳元素含量過高會影響焊縫的成形性，降低點(diǎn)蝕性能。因此本發(fā)明錳元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在1.5～3wt％。

硅鐵：主要用于脫氧，含量過高時(shí)已造成夾雜。因此，本發(fā)明硅鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在0.5～1wt％。

鉻粉：產(chǎn)生鈍化膜，增加耐蝕性能，但含量過高時(shí)需要更高的鎳含量來保證為單相奧氏體，會增加成本。因此，本發(fā)明綜合考慮耐蝕性和焊接燒損，鉻粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在20～22wt％。

鎳粉：鎳為奧氏體化元素，與鉻元素質(zhì)量進(jìn)行配合保證焊縫組織為單相奧氏體。焊縫中由于合金元素容易產(chǎn)生偏析，造成枝晶間產(chǎn)生高溫鐵素體，尤其是對于含氮奧氏體不銹鋼焊絲，焊接過程中氮元素的逸出會使得焊縫金屬鎳鉻當(dāng)量失配，導(dǎo)致鐵素體的產(chǎn)生。而鎳元素的奧氏體化作用穩(wěn)定，能夠有效穩(wěn)定焊縫存在偏析時(shí)的奧氏體組織。但是鎳含量過高時(shí)，會增加焊絲成本，而且容易引起熱裂現(xiàn)象。因此，本發(fā)明中鎳粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)根據(jù)鎳鉻當(dāng)量控制在12.5～20wt％。