專利名稱：：車輛用奧氏體不銹鋼氣保焊焊絲的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及車輛用奧氏體不銹鋼氣保焊焊絲。
背景技術(shù)：
：隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，運(yùn)輸行業(yè)己進(jìn)入高速發(fā)展時(shí)期。近年來，我國(guó)鐵路先后進(jìn)行了六次大面積提速，基本形成了"四縱兩橫"的提速網(wǎng)絡(luò)。為滿足鐵路提速減重以及跨海大橋、軍工艦船、石油管線等要求其鋼種高耐候、高強(qiáng)度、高韌性并要求強(qiáng)度級(jí)別達(dá)到500700MPa的需求，故對(duì)焊接接頭的性能也提出了更高的要求，焊接接頭必須具有與基材相當(dāng)?shù)膹?qiáng)韌性及耐候性能，強(qiáng)度級(jí)別也要達(dá)到500700MPa。相應(yīng)的焊接材料也必須同時(shí)滿足這種要求，并且還要經(jīng)濟(jì)性。但目前市場(chǎng)尚無能滿足需求的相應(yīng)奧氏體不銹鋼氣保護(hù)焊絲品種?，F(xiàn)行的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中沒有匹配的奧氏體不銹鋼氣體保護(hù)焊絲，原鐵道部部標(biāo)TB/T2374-1999的技術(shù)要求中僅有幾種耐候低合金鋼氣體保護(hù)焊絲，常用的WER44-81、WER44-8II強(qiáng)度級(jí)別為440MPa，遠(yuǎn)不能需足鐵路提速減重高級(jí)別新鋼種的發(fā)展需求。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供焊接性能穩(wěn)定，飛濺小，無氣孔、焊縫處金屬與高級(jí)別車輛用不銹鋼種性能相匹配的車輛用奧氏體不銹鋼氣體保護(hù);厚絲。實(shí)現(xiàn)上述目的技術(shù)方案為一種車輛用奧氏體不銹鋼氣保焊焊絲，組成該焊絲的化學(xué)成分及質(zhì)量百分比(％)為C:《0.03，Si:0.500.90，Mn:1.002.50，P《0.025，S《0.015，Ni:9.014.0，Cr:19.524.5，余量為Fe及其它不可避免的夾雜。進(jìn)一步地，為使產(chǎn)品達(dá)到最佳的性能效果，可優(yōu)選如下兩種質(zhì)量百分比(％):C:《0.03，Si:0.600.90，Mn:1.002.50，P《0.025，S《0.015，Ni:9.011.0，Cr:19.5022.0，余量為Fe及其它不可避免的夾雜。C:《0.03,Si:0.500.85，Mn:1.002.50，P《0.025，S《0.015，Ni:12.014.0，Cr:22.5024.5，余量為Fe及其它不可避免的夾雜。本發(fā)明的實(shí)施是通過混合氣體(Ar+l%5%C02)保護(hù)進(jìn)行焊接。焊絲中合適的C、Si、Mn、P、S、Ni、Cr等合金元素，以促使在焊縫金屬中產(chǎn)生大量高密度位錯(cuò)的細(xì)針狀鐵素體組織。其具體作用1.鉻鉻在不銹鋼中的作用主要在于提高鋼的耐腐蝕性能，根本的原因是向鋼中添加鉻作為合金元素以后，促使其內(nèi)部的矛盾運(yùn)動(dòng)向有利于抵抗腐蝕破壞的方面發(fā)展。Cr控制在19.524.5%。具體原理①鉻使鐵基固溶體的電極電位提高；②鉻吸收鐵的電子使鐵鈍化。鈍化是由于陽(yáng)極反應(yīng)被阻止而引起金屬與合金耐腐蝕性能被提高的現(xiàn)象。構(gòu)成金屬與合金鈍化的理論很多，主要有薄膜論、吸附論及電子排列論。即鉻在氧化以后可以在不銹鋼表面形成一層r203的保護(hù)膜，可以有效的阻止外界酸堿因子的進(jìn)入和繼續(xù)腐蝕。2.鎳鎳在不銹鋼中的作用是在與鉻配合后才發(fā)揮出來的，配合以上鉻的含量Ni含量控制在9.014.0%，鎳在鋼中是形成奧氏體的元素，鎳與鉻同時(shí)存在于不銹鋼中時(shí)，含鎳的不銹鋼卻具有許多可貴的性能。鎳作為合金元素在不銹鋼中的作用，在于它使高鉻鋼的組織發(fā)生變化，從而使不銹鋼的耐腐蝕性能及工藝性能獲得改善。即改進(jìn)不銹鋼的機(jī)械性能，增加不銹鋼的延展性能，為其深沖和成形創(chuàng)造良好的條件。3.碳在不銹鋼中碳的影響尤為顯著。碳在不銹鋼中對(duì)組織的影響主要表現(xiàn)在兩方面，一方面碳是穩(wěn)定奧氏體的元素，并且作用的程度很大(約為鎳的30倍)，另一方面由于碳和鉻的親和力很大，與鉻形成一系列復(fù)雜的碳化物。影響不銹鋼的耐腐蝕性能。另外C量較高時(shí)，焊縫韌性下降，焊縫中珠光體比例增加。所以我們的C控制在0.03%以下(包括0.03)。低的C含量很大程度上克服了鉻鎳不銹鋼的晶間腐蝕，較低的含碳量也是出于某些工藝上的要求，如易于焊接及冷變形等。4.錳錳的作用在于它降低鋼的臨界淬火速度，在冷卻時(shí)增加奧氏體的穩(wěn)定性，抑制奧氏體的分解，使高溫下形成的奧氏體得以保持到常溫。我們的Mn控制范圍1.002.50。Mn是焊縫強(qiáng)韌化的有效元素，在焊縫中有利于脫氧，防止引起熱裂紋的鐵硫化物的形成。另外鉻鎳奧氏體鋼的優(yōu)點(diǎn)雖然很多，但因鎳的礦藏量較少且又集中分布在少數(shù)地區(qū)，隨工業(yè)的飛速發(fā)展其需求量大，因此在世界范圍內(nèi)出現(xiàn)了鎳在供和需方面的矛盾。尤其我國(guó)是鎳的資源比較缺乏的國(guó)家，廣泛地開展了節(jié)鎳和以其他元素代鎳的科學(xué)研究與生產(chǎn)實(shí)踐，在這方面研究和應(yīng)用比較多的是以錳和氮來代替不銹鋼與耐熱鋼中的鎳。錳在鋼中穩(wěn)定奧氏體的作用約為鎳的二分之一，Mn在焊接過渡到焊縫中時(shí)，通過脫氧反應(yīng)形成氧化物夾雜或氧硫復(fù)合物夾雜。還有一部分夾雜物是Ti脫氮形成的氮化物。這些夾雜物可作為針狀鐵素體的形核質(zhì)點(diǎn)。形核質(zhì)點(diǎn)的數(shù)量直接決定針狀鐵素體針片的大小。5.硅在焊接時(shí)起脫氧作用與強(qiáng)化焊縫作用。但硅也形成鐵素體的元素，在一般不銹鋼中為常存雜質(zhì)元素，而一定量的硅對(duì)不銹鋼的工藝性能也有重要影響，所以我們的Si控制在0.500.9(m，以保證在焊接時(shí)良好的流動(dòng)性及成型。金屬C、Mn、Si、Ni、Cr、Cu諸元素，可以提高焊縫金屬的淬透性，抑制先共析鐵素體的產(chǎn)生，促進(jìn)針狀鐵素體的形成。6.硫、磷S、P元素為有害元素，故將其含量控制在較低范圍內(nèi)，以提高悍縫純凈度和焊接性能及進(jìn)一步提高焊縫耐候性能。故我們將其控制在一個(gè)較小的范圍內(nèi)即P《0.025，S《0.015。本發(fā)明氣體保護(hù)焊絲材料的制備方法與現(xiàn)有技術(shù)制備方法相同。本發(fā)明氣體保護(hù)焊絲具有如下優(yōu)點(diǎn)1.本焊絲鋼冶煉工藝穩(wěn)定易于實(shí)現(xiàn)，鋼坯的軋制及焊絲拉拔性能優(yōu)良，滿足提速車輛其鋼種高耐腐蝕、高強(qiáng)度、高韌性系列鋼種的焊接技術(shù)要求。2.本發(fā)明焊絲用于500700MPa強(qiáng)度級(jí)別鋼種的焊接，焊絲具有優(yōu)良的焊接工藝性能，焊接電弧穩(wěn)定，飛濺小，無氣孔、成型美觀，適應(yīng)于全位置焊接，焊縫具有與基材相當(dāng)高的強(qiáng)韌性匹配性能和優(yōu)良的耐大氣腐蝕性能。具體實(shí)施例方式下面用實(shí)施例進(jìn)一步詳述本發(fā)明利用供方鋼廠資源冶煉該焊絲，經(jīng)軋制和拉拔成焊絲，表面凈化處理，焊絲直徑1.2mm，其組成的化學(xué)成分(質(zhì)量％)為C:0.027，Si:0.85，Mn:1.62，P:0.025，S:0.013，Ni:9.37，Cr:20.1，其余為Fe和其它不可避免的夾雜。采用(Ar+2%C02)作為保護(hù)氣體進(jìn)行熔敷焊試驗(yàn)，焊接電流為220230A，焊接電壓為28V，焊接速度為275mm/min。層間溫度150±15'C。焊縫金屬屈服強(qiáng)度Re^435MPa，抗拉強(qiáng)度Rm二562MPa，延伸率A二42。/。，斷面收縮率Z=75%。熔敷金屬平均沖擊功Akv(-40°C)=85J，Akv(-60°C)=68J具有優(yōu)良的塑性及低溫沖擊韌性。對(duì)接焊試驗(yàn)，板材TCS345不銹鋼板厚度6mm，單面60。V型坡口，尺寸為尺寸為300X150X6mm。T型彎試板底板為300X300X6mm，立板為300X60X6mm。采用(Ar+3%C02)作為保護(hù)氣體，焊接電流210A，電壓24V，焊速400510mm/min，氣體流量18L/min，熱輸入0.590.76kKJmm。硬度試樣取自對(duì)接焊接頭的橫斷面，測(cè)試加載重量為100g，母材平均硬度204HV，熱影響區(qū)硬度259、277、307平均281HV;焊縫硬度271、246、275平均264HV，結(jié)果說明焊縫和焊接過熱區(qū)硬度均大于母材，焊接接頭最高值低于HV350。橫向拉伸結(jié)果545MPa，斷裂部位位于焊接接頭熱影響區(qū)以外的母材，說明焊接接頭強(qiáng)度大于母材。<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>焊縫、熔合線和熱影響區(qū)(HAZ)的沖擊功均高于13.5J(即全樣27J的50呢)。焊接接頭冷彎性能d二3a，彎曲角度180°，經(jīng)過橫賂彎曲未見裂紋。焊接接頭T型彎性能d=4a，彎曲角度120°，達(dá)O級(jí)(彎至120。時(shí)無破裂)。接頭焊縫熱影響區(qū)顯微組織如下表<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>斜Y型坡口焊接裂紋試驗(yàn)結(jié)果焊接25mm的不銹鋼鋼板，試驗(yàn)溫度5"C，表面裂紋率、斷面裂紋率、根部裂紋率均為0%(即未見裂紋)。實(shí)施例2:利用供方鋼廠資源冶煉該焊絲，經(jīng)軋制和拉拔成焊絲，表面凈化處理，焊絲直徑1.2mm。其組成的化學(xué)成分(質(zhì)量％)為C:0.023，Si:0.84，Mn:1.88，P:0.025,S:0.012，Ni:13.21，Cr:23.19，其余為Fe和其它不可避免的夾雜。焊絲采用(Ar+2%C02)作為保護(hù)氣體進(jìn)行熔敷焊試驗(yàn)，焊接工藝參數(shù)為焊接電流210220A，焊接電壓27V，焊速260mm/min。層間溫度150士15。C。焊縫金屬屈服強(qiáng)度Rel二442MPa，抗拉強(qiáng)度Rm=585MPa，延伸率A=39%，斷面收縮率Z=72%。熔敷金屬平均沖擊功Akv(-40。C)=79J，Akv(-60°C)=65J具有優(yōu)良的塑性及低溫沖擊韌性。對(duì)接焊試驗(yàn)，板材TCS345不銹鋼板與合金鋼板Q450NQR1焊接，厚度6mm，單面6(TV型坡口，尺寸為300X150X6mm。T型彎試板底板為300X300X6mm，立板為300X60X6腿。采用(Ar+3%C02)作為保護(hù)氣體，焊接電流210A，電壓24V，焊速400510腿/min，氣體流量18L/min，熱輸入0.590.76kKJmm。硬度試樣取自對(duì)接焊接頭的橫斷面，測(cè)試加載重量為100g，不銹鋼母材平均硬度203HV;合金鋼母材平均硬度189HV;不銹鋼側(cè)熱影響區(qū)硬度198、229、201平均209HV;合金鋼側(cè)熱影響區(qū)硬度264、250、261平均258HV;焊縫硬度203、225、202平均210HV，結(jié)果說明焊縫和焊接過熱區(qū)硬度均大于母材，焊接接頭最高值低于HV350。橫向拉伸結(jié)果550MPa，斷裂部位位于焊接接頭熱影響區(qū)以外的母材，說明焊接接頭強(qiáng)度大于母材。沖擊試樣尺寸5X10X55mm，數(shù)值如下表:<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>焊縫、熔合線和熱影響區(qū)(HAZ)的沖擊功均高于13.5J(即全樣27J的5090。焊接接頭冷彎性能d=3a，彎曲角度180°，經(jīng)過橫賂彎曲未見裂紋。焊接接頭T型彎性能d=4a，彎曲角度120°，達(dá)0級(jí)(彎至120。時(shí)無破裂)。接頭焊縫熱影響區(qū)顯微組織如下表-熱影響區(qū)粗晶區(qū)晶粒度母材晶粒度熱影響區(qū)粗晶區(qū)寬度/mm45級(jí)8級(jí)以上0.400.65斜Y型坡口焊接裂紋試驗(yàn)結(jié)果焊接25mm的不銹鋼鋼板，試驗(yàn)溫度5°C，表面裂紋率、斷面裂紋率、根部裂紋率均為0%(即未見裂紋)。權(quán)利要求1.一種車輛用奧氏體不銹鋼氣保焊焊絲，其特征在于組成該焊絲的化學(xué)成分及質(zhì)量百分比(％)為C≤0.03，Si0.50～0.90，Mn1.00～2.50，P≤0.025，S≤0.015，Ni9.0～14.0，Cr19.5～24.5，余量為Fe及其它不可避免的夾雜。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛用奧氏體不銹鋼氣保焊焊絲，其特征在于組成該焊絲的化學(xué)成分及質(zhì)量百分比(％)為C:《0.03，Si:0.600.90，Mn:1.002.50，P《0.025，S《0.015，Ni:9.011.0，Cr:19.5022.0，余量為Fe及其它不可避免的夾雜。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛用奧氏體不銹鋼氣保焊焊絲，其特征在于組成該焊絲的化學(xué)成分及質(zhì)量百分比(％)為C:《0.03，Si:0.500.85，Mn:1.002.50，P《0.025，S《0.015，Ni:12.014.0，Cr:22.5024.5，余量為Fe及其它不可避免的夾雜。全文摘要本發(fā)明涉及車輛用奧氏體不銹鋼氣保焊焊絲。其化學(xué)成分及質(zhì)量百分比組成為C≤0.03，Si0.50～0.90，Mn1.00～2.50，P≤0.025，S≤0.015，Ni9.0～14.0，Cr19.5～24.5，余量為Fe及其它不可避免的夾雜。本發(fā)明氣體保護(hù)焊絲具有如下優(yōu)點(diǎn)焊絲鋼冶煉工藝穩(wěn)定易于實(shí)現(xiàn)，鋼坯的軋制及焊絲拉拔性能優(yōu)良，滿足提速車輛其鋼種高耐腐蝕、高強(qiáng)度、高韌性系列鋼種的焊接技術(shù)要求；焊絲用于500～700MPa強(qiáng)度級(jí)別鋼種的焊接，焊絲具有優(yōu)良的焊接工藝性能，焊接電弧穩(wěn)定，飛濺小，無氣孔、成型美觀，適應(yīng)于全位置焊接，焊縫具有與基材相當(dāng)高的強(qiáng)韌性匹配性能和優(yōu)良的耐大氣腐蝕性能。文檔編號(hào)B23K35/30GK101100021SQ200710025258公開日2008年1月9日申請(qǐng)日期2007年7月20日優(yōu)先權(quán)日2007年7月20日發(fā)明者居曉鋒,李振華申請(qǐng)人:常州華通焊絲有限公司