CN101318273A - 奥氏体不锈钢用超低碳焊丝材料 - Google Patents

Abstract

本发明公开了奥氏体不锈钢用超低碳焊丝材料，该焊丝材料的具体化学成分重量％为：C≤0.025；Si3.8－4.5；Mn0.50－1.00；P≤0.025；S≤0.02；Cr18.5－19.5；Ni13.5－15；Mo＜0.4；N＜0.045；Cu＜0.4；余量为Fe和不可避免的杂质。该奥氏体不锈钢用超低碳焊丝材料施焊后焊缝处金属冷裂纹敏感性小，焊缝处金属与母材性能结果相近，且具有较高的低温冲击韧性和耐腐蚀性，尤其耐浓硝酸腐蚀性强。

Description

奥氏体不锈钢用超低碳焊丝材料

技术领域

本发明属于金属材料焊接用焊丝的材料领域。更适用于制备超低碳高强度、耐腐蚀的焊丝材料。

背景技术

不锈钢是将铬添加于钢显著提高耐腐蚀性的一种合金钢，根据其组成可大致分为铬系和铬一镍系，根据金属组织可分成马氏体、铁素体、奥氏体、奥氏体一铁素体及沉淀硬化系5种。奥氏体不锈钢(以下称″不锈钢″)从组成方面看，是铬一镍系，及由此进行改良开发出的各种钢。在低合金高强度钢和超细晶粒钢的施焊过程中，为了得到焊缝的金属强度与母材强度相匹配的结果，需采用对焊缝处添加必要的合金元素进行成分补偿，目的在于焊后得到在焊缝处的金属与母材成分和性能更接近的效果。但是由于采用传统的焊丝施焊后，焊缝处金属冷裂纹敏感性会有所增大，在施焊工艺中还需采取预热等补救方法措施，使工作时的工况条件变得恶化和复杂。由于碳元素是产生冷裂纹最敏感的元素，而其他的元素对促进产生冷裂纹的作用则相对碳要小些。而且多种碳含量的表达公式也表明，其他元素对促进冷裂纹敏感性的作用与碳元素相比较均很低。因此采用传统的焊丝进行施焊时，很难获得焊缝金属与母材性能相匹配的结果。尤其是在施焊时不需预热，而焊缝处金属强度高，同时还具有高的低温冲击韧性、耐腐蚀性，尤其耐浓硝酸腐蚀的焊丝材料，在现有技术的焊接材料中还很难有达到此使用要求的焊丝材料。

发明内容

本发明的目的是提出一种成份设计简单和使用方便，施焊后焊缝处金属冷裂纹敏感性小，焊缝处金属与母材性能结果相近，且具有高的低温冲击韧性和耐腐蚀性、尤其耐浓硝酸腐蚀的超低碳高强度焊丝材料。

本发明是通过如下技术方案来实现的：奥氏体不锈钢用超低碳焊丝材料，其特征在于该焊丝材料的具体化学成分重量％为：C≤0.025；Si3.8-4.5；Mn0.50-1.00；P≤0.025；S≤0.02；Cr18.5-19.5；Ni13.5-15；Mo＜0.4；N＜0.045；Cu＜0.4；余量为Fe和不可避免的杂质。

所述的奥氏体不锈钢用超低碳焊丝材料还包含稀土元素Re，其重量％为：Re0.01-0.05。

根据本发明的目的，我们所提出的奥氏体不锈钢用超低碳焊丝材料的理由是，在考虑到降低碳含量的同时，可采用通过调整其他合金元素含量的方式，来提高焊缝金属强度和耐腐蚀性能，而且还能够降低焊缝金属产生冷裂纹的敏感性和不需预热就能进行焊接。该焊丝材料的设计，除了是针对低合金高强度钢的焊接外，还针对超细晶粒度的高强度钢进行焊接。因此本发明所提出的在本发明的奥氏体不锈钢用超低碳焊丝材料中，采取对碳含量的限定是考虑到碳元素是非常有效的硬化和固溶强化组元，同时碳化物在起到强化作用时，还常常作为裂纹源出现，因此采取对材料成分中的碳含量限制在0.025％以下，有利于降低焊缝金属的冷裂纹敏感性。在本发明的焊丝材料中，锰作为硬化元素加入，同时还起到脱氧和脱硫的作用。硅元素的加入有脱氧效果，当硅以固溶态的形式存在时，他可以提高基体的屈服强度，但会使材料的韧脆转变温度提高。镍是提高材料韧性的重要元素之一，也是奥氏体稳定化的主要元素，加入镍元素有降低韧脆转变温度的作用。钼是固溶强化的主要元素，他与其他元素相结合容易形成碳化物。铜有固溶强化、降低韧脆转变温度的作用。铬是向焊缝过渡合金元素，具有调整焊缝成份，提高焊缝的耐腐蚀性。硫和磷均为有害杂质，含量应控制。氮能提高不锈钢的抗氯离子腐蚀性能，但由于溶解度受Cr和Mn的影响，故含量应控制。其余量为铁和其它不可避免的杂质。本发明焊丝材料的制备与现有技术制备工艺相同。首先按本发明所设计成分进行配料和炼钢，经真空炉冶炼后铸锭，锻钢的开锻温度为1050℃、终锻温度为850℃，轧钢十余道次后再经900-1000℃的退火处理，将轧后盘条再经多道次的(拉拔-退火-拉拔...)拉拔后可得直径(根据设计者要求)为1.2mm或1.6mm的焊丝。

采用本发明所设计的奥氏体不锈钢用超低碳焊丝材料与现有技术焊丝材料相比较，具有成份设计简单合理、使用方便，施焊后焊缝处金属冷裂纹敏感性小，焊缝处金属与母材性能结果相近，且具有高的低温冲击韧性和耐腐蚀性等特点。由于在本发明中加入了适量的稀土元素，而焊缝中稀土类元素与硫有很大的亲和力，具有明显的脱硫、改善硫化物夹杂的尺寸、形态和分布的作用，所以对改善焊缝韧性有明显效果。另外在本发明焊丝材料中加入适量稀土元素还可以降低熔敷金属中的扩散氢含量，降低了气孔敏感性及其他与氢有关的焊接缺陷。再有本发明焊丝材料与传统高强焊丝材料相比，由于本发明焊丝材料成分设计合理，使焊缝金属淬硬性显著降低，对焊接高强度钢时可进一步降低预热温度或采用无预热焊接。

具体实施方式

本发明奥氏体不锈钢用超低碳焊丝材料均采用真空炉进行冶炼的，初锻温度为1020℃和终锻温度为950℃，然后经12道次轧后于950℃进行退火处理，再进行拉拔使焊丝达到设定尺寸。

实施例1：奥氏体不锈钢用超低碳焊丝材料，该焊丝材料的具体化学成分重量％为：C0.005；Si3.8；Mn0.50；P0.005；S0.005；Cr18.5；Ni13.5；Mo0.05；N0.015；Cu0.05；Re0.01；余量为Fe和不可避免的杂质。

实施例2：奥氏体不锈钢用超低碳焊丝材料，该焊丝材料的具体化学成分重量％为：C0.010；Si4.0；Mn0.60；P0.010；S0.01；Cr18.7；Ni13.8；Mo0.1；N0.020；Cu0.1；Re0.02；余量为Fe和不可避免的杂质。

实施例3：奥氏体不锈钢用超低碳焊丝材料，该焊丝材料的具体化学成分重量％为：C0.015；Si4.2；Mn0.70；P0.015；S0.01；Cr19.0；Ni14.2；Mo0.2；N0.030；Cu0.2；Re0.03；余量为Fe和不可避免的杂质。

实施例4：奥氏体不锈钢用超低碳焊丝材料，该焊丝材料的具体化学成分重量％为：C0.02；Si4.35；Mn0.85；P0.02；S0.015；Cr19.3；Ni14.6；Mo0.3；N0.038；Cu0.3；Re0.04；余量为Fe和不可避免的杂质。

实施例5：奥氏体不锈钢用超低碳焊丝材料，该焊丝材料的具体化学成分重量％为：C0.025；Si4.5；Mn1.0；P0.025；S0.02；Cr19.5；Ni15；Mo0.39；N0.044；Cu0.39；Re0.05；余量为Fe和不可避免的杂质。

采用本发明实施例焊丝均能获得很高的强度、耐腐蚀性，尤其是熔敷金属的低温冲击韧性更显优异。经试验证明，本发明奥氏体不锈钢用超低碳焊丝材料具有强度高、耐腐蚀性好、低温韧性好，而且工艺性能优良，焊缝平整无裂纹，尤其适宜盛装浓硝酸不锈钢的焊接，其耐浓硝酸腐蚀性强。

Claims (2)

1、奥氏体不锈钢用超低碳焊丝材料，其特征在于该焊丝材料的具体化学成分重量％为：C≤0.025；Si 3.8-4.5；Mn 0.50-1.00；P≤0.025；S≤0.02；Cr 18.5-19.5；Ni 13.5-15；Mo＜0.4；N＜0.045；Cu＜0.4；余量为Fe和不可避免的杂质。

2、根据权利要求1所述的奥氏体不锈钢用超低碳焊丝材料，其特征在于：它还包含稀土元素Re，其重量％为：Re 0.01-0.05。