[發明專利]電弧增材用雙相不銹鋼絲材和雙相不銹鋼構件

有效

• 申請號: 202110648013.X
• 申請日: 2021-06-10
• 公開（公告）號: CN113369496B
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發明（設計）人: 程方杰;張一琪;武少杰;程尚華
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: B22F10/28
• 分類號: B22F10/28;C22C27/06;B33Y70/10;B33Y80/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 琪琛

本發明屬于電弧增材技術領域，公開了一種電弧增材用雙相不銹鋼絲材，由金屬粉芯和鋼帶構成，金屬粉芯包括質量分數為55％?90％的鉻粉和質量分數0％?5.5％的鎳粉，其他組分為余量粉末；還公開了一種雙相不銹鋼構件，由上述雙相不銹鋼絲材通過電弧增材工藝得到。本發明提供的電弧增材用雙相不銹鋼絲材能夠直接電弧增材出奧氏體含量在50％左右的，符合標準規定的雙相不銹鋼構件；不僅使得雙相不銹鋼構件的耐腐蝕性能大幅提高，而且使得雙相不銹鋼構件的成本明顯降低；同時可以生產制造形狀復雜，高強度，高耐蝕的雙相不銹鋼構件。

技術領域

本發明屬于電弧增材技術領域，具體的說，是涉及一種雙相不銹鋼電弧增材用金屬粉芯絲材，以及該金屬粉芯絲材電弧增材得到的雙相不銹鋼構件。

背景技術

雙相不銹鋼是一種由奧氏體和鐵素體組成的復相金屬結構材料，兼具了奧氏體優良的韌性和鐵素體較高的強度。相比于傳統的奧氏體不銹鋼，雙相不銹鋼在室溫下有著更好的力學和耐腐蝕性能，并且有助于實現構件的輕量化，因此在核電，船舶，化工，橋梁，建筑等領域有著重要的應用。然而，雙相不銹鋼較高的強度及加工硬化率使其成為了一種較難成形的材料。目前，形狀比較簡單的雙相不銹鋼構件，例如化工船舶的貨壁倉、管系等，常用軋制或者鍛造工藝加工制造。而復雜形狀的雙相不銹鋼構件，例如船舶螺旋槳和閥體，核電用海水循環泵葉輪等，則常用鑄造的手段進行生產。但雙相不銹鋼鑄造較高的裂紋及氣孔敏感性導致了復雜形狀的雙相不銹鋼構件鑄造生產周期長，成本高，限制了雙相不銹鋼復雜構件的廣泛應用。

電弧增材技術采用焊接電弧作為熱源將金屬絲材熔化，按設定成形路徑在基板上堆積每一層片，層層堆敷直至成形金屬件。相比于鑄造工藝，電弧增材制造工藝可以制造形狀更為復雜的構件，使得構件設計更加自由。目前，針對雙相不銹鋼電弧增材尚無專用的絲材。現在的雙相不銹鋼電弧增材僅限于使用典型的雙相不銹鋼焊絲(例如ER2209，ER2594等)作為電弧增材的原材料。根據Gerhard和Fatemeh等人的研究發現，利用典型雙相不銹鋼焊絲作為原材料電弧增材的雙相不銹鋼構件中奧氏體含量通常高達70％以上，遠高于理想的50％的奧氏體含量，這不利于其力學和耐腐蝕性能。這說明典型的雙相不銹鋼焊絲的成分設計不適用于雙相不銹鋼電弧增材，需要為雙相不銹鋼電弧增材單獨設計絲材以保證構件中奧氏體含量在合理范圍。

發明內容

本發明要解決的是目前典型雙相不銹鋼焊絲作為原材料的電弧增材件中奧氏體含量過高的技術問題，提供了一種電弧增材用雙相不銹鋼絲材，以及該雙相不銹鋼絲材通過電弧增材工藝得到的雙相不銹鋼構件，所得雙相不銹鋼構件的奧氏體含量在50％左右。

為了解決上述技術問題，本發明通過以下的技術方案予以實現：

根據本發明的一個方面，提供了一種電弧增材用雙相不銹鋼絲材，由金屬粉芯和鋼帶構成，所述金屬粉芯包括質量分數為55％-90％的鉻粉和質量分數0％-5.5％的鎳粉，其他組分為余量粉末。

進一步地，所述金屬粉芯占絲材的總質量為20.00％-25.00％。

進一步地，所述鉻粉的質量分數60％-88％。

進一步地，所述余量粉末為鐵粉、鉬粉、硅錳合金粉、氮化鉻粉末中的至少一種。

更進一步地，所述鉬粉的質量分數22.33％，硅錳合金粉的質量分數6.21％，氮化鉻粉的質量分數6.58％。

作為一種可選的實施方案，上述電弧增材用雙相不銹鋼絲材的制備方法為：

(1)將金屬鉻粉，金屬鎳粉，及余量粉末均勻混合，形成混合金屬粉末；

(2)將鋼帶清洗后軋制成具有U形槽的結構，向U形槽中加入步驟(1)得到的混合金屬粉末；控制填充率為20％-25％；

(3)將填充混合金屬粉末的鋼帶合口后粗拉到一定直徑，再細拉使絲材直徑達到0.5-2mm；