CN104646857A - 0Cr13铁素体不锈钢用金属型药芯焊丝及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种0Cr13铁素体不锈钢用金属型药芯焊丝，由外皮和药芯组成，药芯为金属粉体，按质量百分比由以下组分组成：金属铬粉39-51％，金属锰粉3-4％，硅铁4-6％，其余为铁。本发明还公开了其制备方法：将材料混合均匀后烘干得到药芯粉末；将其添加到低碳钢钢带的轧制成U型槽、碾压闭合、拉拔、拉直，盘成圆盘，密封包装即可。本发明药芯焊丝能够得到铁素体不锈钢焊缝组织，焊接接头具有优良的力学性能与耐蚀性能，实现了0Cr13的焊接；焊接飞溅少，焊接烟尘少，焊接过程中无夹渣问题；其制备方法，工艺简单，操作方便，适合批量化生产。

Description

0Cr13铁素体不锈钢用金属型药芯焊丝及其制备方法

技术领域

本发明属于焊接材料技术领域，具体涉及一种0Cr13铁素体不锈钢用金属型药芯焊丝，本发明还涉及该药芯焊丝的制备方法。

背景技术

铁素体不锈钢属于单相不锈钢钢，含铬量大，含碳量少，钢的组织不论在高温或者低温下都呈单一的铁素体。根据铁铬相图可知，由于铬元素具有稳定铁素体的作用，当个元素达到13％时，铁铬合金中将不会发生奥氏体相变，因而该类合金加热和冷却过程中不发生组织的转变。又由于铁素体不锈钢中铬元素的含量高(大于12％)，使得这种铁素体钢具有一定的耐腐蚀性能。

与奥氏体不锈钢相比，是铁素体不锈钢的成本低，线膨胀系数小，热疲劳性能好，可在多种腐蚀介质环境下替代低碳钢，广泛应用在石油设备、汽车，采矿、铁路及化工行业。近些年来，铁素体不锈钢的使用量已占到不锈钢的30％。我国作为世界上最大的不锈钢消费国，如果能够更好地应用和发展成本低廉、性能优良的铁素体不锈钢，必然会产生明显的经济和社会效益。

0Cr13是铁素体不锈钢中含铬量较低、较为廉价的钢，其耐蚀性较好，一般在大气、蒸馏水、自来水及天然淡水中比较稳定的，特别是在过热蒸汽介质中具有非常高的稳定性；研制一种铁素体不锈钢0Cr13匹配的药芯焊丝，可进一步发展铁素体不锈钢的使用，发挥出它的经济效益。

发明内容

本发明的目的是提供一种0Cr13铁素体不锈钢用金属型药芯焊丝，能够得到铁素体不锈钢焊缝组织，焊接接头具有优良的力学性能与耐蚀性能，实现了0Cr13的焊接。

本发明的另一个目的是提供一种0Cr13铁素体不锈钢用金属型药芯焊丝的制备方法。

本发明所采用的技术方案是，0Cr13铁素体不锈钢用金属型药芯焊丝，由外皮和药芯组成，药芯为金属粉体，按质量百分比由以下组分组成：金属铬粉39％-51％，金属锰粉3％-4％，硅铁4％-6％，其余为铁，以上组分质量百分比之和为100％。

本发明的特点还在于：

外皮材料为低碳钢钢带，其中杂质元素(w％)P≤0.009％，S≤0.008％。

该药芯焊丝中药芯的填充率(质量比)为27％-30％。

该药芯焊丝的直径为1.2-2.0mm。

本发明所采用的另一个技术方案是，0Cr13铁素体不锈钢用金属型药芯焊丝的制备方法，具体步骤如下：

步骤1，按质量百分比分别称取金属铬粉39％-51％，金属锰粉3％-4％，硅铁4％-6％，其余为铁，以上组分质量百分比之和为100％；

步骤2，将步骤1称取的材料混合均匀，然后放置在烘干炉中烘干，烘干的温度为200-300℃，时间为2-2.5h，得到药芯粉末；

步骤3，将低碳钢钢带放置在药芯焊丝成型机的放带机上，通过成型机将低碳钢钢带轧制成U型槽，然后向U型槽中添加步骤2得到的药芯粉末，控制药芯粉末的填充率为27％-30％，再通过成型机将U型槽碾压闭合，并将其拉拔至1.2mm-2.0mm，得到药芯焊丝；

步骤4，最后用拉丝机将步骤3制备的药芯焊丝拉直，盘成圆盘，密封包装即可。

本发明的有益效果是，

1.本发明药芯焊丝能够得到铁素体不锈钢焊缝组织，焊接接头具有优良的力学性能与耐蚀性能，实现了0Cr13的焊接。

2.该药芯焊丝具有很好的焊接工艺性，焊接飞溅少，焊接烟尘少，焊接过程中无夹渣问题。

3.该药芯焊丝焊缝表面光洁平整，焊后无需清理，可连续施焊，有效提高了焊接生产效率。适合于自动焊接设备，具有较高的生产效率。

4.本发明药芯焊丝制备方法，工艺简单，操作方便，适合批量化生产。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明0Cr13铁素体不锈钢用金属型药芯焊丝，由外皮和药芯组成，药芯为金属粉体，按质量百分比由以下组分组成：金属铬粉39％-51％，金属锰粉3％-4％，硅铁4％-6％，其余为铁，以上组分质量百分比之和为100％。

外皮材料为低碳钢钢带，其中杂质元素(w％)P≤0.009％，S≤0.008％。

该药芯焊丝中药芯的填充率(质量比)为27％-30％。

该药芯焊丝的直径为1.2-2.0mm。

0Cr13铁素体不锈钢用金属型药芯焊丝的制备方法，具体步骤如下：

步骤1，按质量百分比分别称取金属铬粉39％-51％，金属锰粉3％-4％，硅铁4％-6％，其余为铁，以上组分质量百分比之和为100％；

步骤2，将步骤1称取的材料混合均匀，然后放置在烘干炉中烘干，烘干的温度为200-300℃，时间为2-2.5h，得到药芯粉末；

步骤3，将低碳钢钢带放置在药芯焊丝成型机的放带机上，通过成型机将低碳钢钢带轧制成U型槽，然后向U型槽中添加步骤2得到的药芯粉末，控制药芯粉末的填充率为27％-30％，再通过成型机将U型槽碾压闭合，并将其拉拔至1.2mm-2.0mm，得到药芯焊丝；

步骤4，最后用拉丝机将步骤3制备的药芯焊丝拉直，盘成圆盘，密封包装即可。

本发明药芯焊丝适用于熔化极气体保护焊(GMAW)，焊前需将焊件预热120-200℃，预热时间1h，焊接电流为180-240A，电压为20-25V，保护气体为CO₂，Ar，或Ar20％-CO₂80％混合气体，气体流速为15-20L/min。

药芯中各组分的作用：

1、金属铬粉：铬元素是促使焊缝金属铁素体化的元素，一定量的金属铬粉可以保证焊缝组织为单一的铁素体组织。

2、铬元素还具有提高焊缝耐蚀性的作用，使焊缝具有较高的耐蚀性。

3、金属锰粉的作用是提高焊缝的强度。

4、硅铁中的硅元素也是铁素体化元素，促使焊缝生成铁素体组织。此外，硅铁还具有净化焊缝的作用，可以除去熔池中的S，P，等有害元素。

5、铁补充了剩余质量，使粉芯的总质量达到100％。

实施例1

步骤1，分别称取金属铬粉450g，金属锰粉30g，硅铁60g，铁460g；

步骤2，将步骤1称取的粉体混合均匀，然后放置在烘干炉中烘干，烘干的温度为200℃，时间为2h，得到药芯粉末；

步骤3，将低碳钢钢带放置在药芯焊丝成型机的放带机上，通过成型机将低碳钢钢带轧制成U型槽，然后向U型槽中添加步骤2得到的药芯粉末，控制药芯粉末的填充率为27％，再通过成型机将U型槽碾压闭合，并将其拉拔至1.2mm，得到药芯焊丝；

步骤4，最后用拉丝机将步骤3制备的药芯焊丝拉直，盘成圆盘，密封包装即可。

用实施例1制备的药芯焊丝，采用熔化极气体保护焊(GMAW)，焊前需将焊件预热120-200℃，预热时间1h，焊接电流为180-200A，电压为22V，保护气体为CO₂，气体流速为15L/min。焊接接头的抗拉强度为501Mpa，屈服极限为360Mpa，断面收缩率为65％，冲击功为61J。性能符合0Cr13铁素体不锈钢的使用要求。

实施例2

步骤1，分别称取金属铬粉460g，金属锰粉30g，硅铁50g，铁460g；

步骤2，将步骤1称取的粉体混合均匀，然后放置在烘干炉中烘干，烘干的温度为250℃，时间为2.2h，得到药芯粉末；

步骤3，将低碳钢钢带放置在药芯焊丝成型机的放带机上，通过成型机将低碳钢钢带轧制成U型槽，然后向U型槽中添加步骤2得到的药芯粉末，控制药芯粉末的填充率为27％，再通过成型机将U型槽碾压闭合，并将其拉拔至1.4mm，得到药芯焊丝；

步骤4，最后用拉丝机将步骤3制备的药芯焊丝拉直，盘成圆盘，密封包装即可。

用实施例2制备的药芯焊丝，采用熔化极气体保护焊(GMAW)，焊前需将焊件预热120-200℃，预热时间1h，焊接电流为190-200A，电压为22V，保护气体为CO₂，气体流速为15L/min。焊接接头的抗拉强度为523Mpa，屈服极限为367Mpa，断面收缩率为60％，冲击功为62J。性能符合0Cr13铁素体不锈钢的使用要求。

实施例3

步骤1，分别称取金属铬粉480g，金属锰粉40g，硅铁50g，铁430g；

步骤2，将步骤1称取的材料混合均匀，然后放置在烘干炉中烘干，烘干的温度为200℃，时间为2.5h，得到药芯粉末；

步骤3，将低碳钢钢带放置在药芯焊丝成型机的放带机上，通过成型机将低碳钢钢带轧制成U型槽，然后向U型槽中添加步骤2得到的药芯粉末，控制药芯粉末的填充率为28％，再通过成型机将U型槽碾压闭合，并将其拉拔至16mm，得到药芯焊丝；

步骤4，最后用拉丝机将步骤3制备的药芯焊丝拉直，盘成圆盘，密封包装即可。

用实施例3制备的药芯焊丝，采用熔化极气体保护焊(GMAW)，焊前需将焊件预热120-200℃，预热时间1h，焊接电流为200-220A，电压为23V，保护气体为CO₂，气体流速为17L/min。焊接接头的抗拉强度为534Mpa，屈服极限为379Mpa，断面收缩率为66％，冲击功为65J。性能符合0Cr13铁素体不锈钢的使用要求。

实施例4

步骤1，分别称取金属铬粉420g，金属锰粉40g，硅铁40g，铁500g；

步骤2，将步骤1称取的材料混合均匀，然后放置在烘干炉中烘干，烘干的温度为300℃，时间为2h，得到药芯粉末；

步骤3，将低碳钢钢带放置在药芯焊丝成型机的放带机上，通过成型机将低碳钢钢带轧制成U型槽，然后向U型槽中添加步骤2得到的药芯粉末，控制药芯粉末的填充率为29％，再通过成型机将U型槽碾压闭合，并将其拉拔至2.0mm，得到药芯焊丝；

步骤4，最后用拉丝机将步骤3制备的药芯焊丝拉直，盘成圆盘，密封包装即可。

用实施例4制备的药芯焊丝，采用熔化极气体保护焊(GMAW)，焊前需将焊件预热120-200℃，预热时间1h，焊接电流为220-240A，电压为25V，保护气体为CO₂，气体流速为20L/min。焊接接头的抗拉强度为550Mpa，屈服极限为384Mpa，断面收缩率为68％，冲击功为64J。性能符合0Cr13铁素体不锈钢的使用要求。

实施例5

步骤1，分别称取金属铬粉510g，金属锰粉35g，硅铁60g，铁395g；

步骤2，将步骤1称取的材料混合均匀，然后放置在烘干炉中烘干，烘干的温度为200℃，时间为2.5h，得到药芯粉末；

步骤3，将低碳钢钢带放置在药芯焊丝成型机的放带机上，通过成型机将低碳钢钢带轧制成U型槽，然后向U型槽中添加步骤2得到的药芯粉末，控制药芯粉末的填充率为30％，再通过成型机将U型槽碾压闭合，并将其拉拔至1.2mm，得到药芯焊丝；

步骤4，最后用拉丝机将步骤3制备的药芯焊丝拉直，盘成圆盘，密封包装即可。

用实施例5制备的药芯焊丝，采用熔化极气体保护焊(GMAW)，焊前需将焊件预热120-200℃，预热时间1h，焊接电流为200-220A，电压为23V，保护气体为氩气，气体流速为17L/min。焊接接头的抗拉强度为541Mpa，屈服极限为367Mpa，断面收缩率为62％，冲击功为59J。性能符合0Cr13铁素体不锈钢的使用要求。

实施例6

步骤1，分别称取金属铬粉390g，金属锰粉30g，硅铁60g，铁520g；

步骤2，将步骤1称取的材料混合均匀，然后放置在烘干炉中烘干，烘干的温度为300℃，时间为2h，得到药芯粉末；

步骤3，将低碳钢钢带放置在药芯焊丝成型机的放带机上，通过成型机将低碳钢钢带轧制成U型槽，然后向U型槽中添加步骤2得到的药芯粉末，控制药芯粉末的填充率为28％，再通过成型机将U型槽碾压闭合，并将其拉拔至2.0mm，得到药芯焊丝；

步骤4，最后用拉丝机将步骤3制备的药芯焊丝拉直，盘成圆盘，密封包装即可。

用实施例6制备的药芯焊丝，采用熔化极气体保护焊(GMAW)，焊前需将焊件预热120-200℃，预热时间1h，焊接电流为220-240A，电压为25V，保护气体为Ar20％+CO₂80％，气体流速为20L/min。焊接接头的抗拉强度为545Mpa，屈服极限为370Mpa，断面收缩率为63％，冲击功为62％。性能符合0Cr13铁素体不锈钢的使用要求。

Claims (5)

1.0Cr13铁素体不锈钢用金属型药芯焊丝，其特征在于，由外皮和药芯组成，药芯为金属粉体，按质量百分比由以下组分组成：金属铬粉39％-51％，金属锰粉3％-4％，硅铁4％-6％，其余为铁，以上组分质量百分比之和为100％。

2.根据权利要求1所述的0Cr13铁素体不锈钢用金属型药芯焊丝，其特征在于，外皮材料为低碳钢钢带，其中杂质元素P≤0.009％，S≤0.008％。

3.根据权利要求1所述的0Cr13铁素体不锈钢用金属型药芯焊丝，其特征在于，该药芯焊丝中药芯的填充率(质量比)为27％-30％。

4.根据权利要求1所述的0Cr13铁素体不锈钢用金属型药芯焊丝，其特征在于，该药芯焊丝的直径为1.2-2.0mm。

5.0Cr13铁素体不锈钢用金属型药芯焊丝的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤1，按质量百分比分别称取金属铬粉39％-51％，金属锰粉3％-4％，硅铁4％-6％，其余为铁，以上组分质量百分比之和为100％；

步骤2，将步骤1称取的材料混合均匀，然后放置在烘干炉中烘干，烘干的温度为200-300℃，时间为2-2.5h，得到药芯粉末；

步骤3，将低碳钢钢带放置在药芯焊丝成型机的放带机上，通过成型机将低碳钢钢带轧制成U型槽，然后向U型槽中添加步骤2得到的药芯粉末，控制药芯粉末的填充率为27％-30％，再通过成型机将U型槽碾压闭合，并将其拉拔至1.2mm-2.0mm，得到药芯焊丝；

步骤4，最后用拉丝机将步骤3制备的药芯焊丝拉直，盘成圆盘，密封包装即可。