CN104858572B - 一种高铬铁素体不锈钢金属芯药芯焊丝 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高铬铁素体不锈钢金属芯药芯焊丝，该金属芯药芯焊丝由焊丝药芯以及包裹在焊丝药芯外侧的外皮构成，该焊丝药芯包括的各组分和所占重量百分比如下：金属铬：25‑50，钛铁：10‑30，Mn粉：1‑4，SiFe：2‑6，Al‑Mg合金：1‑3，钼粉：1‑3，稳弧剂：1‑4，余量为铁粉。本焊丝焊接时保护气体为Ar+O2混合气体，焊接飞溅极少，无需清渣，电弧稳定，焊缝成型美观，焊缝具有良好的抗高温氧化性能和耐腐蚀能力，适用于汽车排气系统，尤其是热端的焊接。

Description

一种高铬铁素体不锈钢金属芯药芯焊丝
技术领域
本发明涉及焊接技术，具体涉及一种焊接材料。
背景技术
随着人们生活水平的提高，汽车的使用量逐渐增加，与此同时，因汽车排放的废气对环境造成的污染也引起了公众的关注。控制汽车尾气排放量对改善环境污染起着重要作用。
2005年开始，欧洲实施了汽车尾气排放欧洲四号标准，现在开始执行欧洲5号标准，中国在2010年开始实施国Ⅳ标准。随着汽车尾气排放标准的不断提高，排气温度也不断提升，因此对汽车排气管抗高温氧化性能提出了更高的要求。另外汽车排气系统冷端受来自CO、水、Cl-的腐蚀，其要求具有良好抗腐蚀性能。
随着汽车尾气排放标准的不断提高，排气温度也不断提升，因此对汽车排气管抗高温氧化性能提出了更高的要求。使用的409L不锈钢焊接材料焊接汽车排气管已经不能满足其性能的要求。
由此可见，开发一种具有良好的抗高温氧化和耐腐蚀性能的药芯焊丝，以此来提高排气管抗高温氧化性能和腐蚀性能是本领域亟需要解决的问题。
发明内容
针对现有排气管焊接材料无法满足汽车发展的需要的问题，本发明的目的在于提供一种具有良好的抗高温氧化和耐腐蚀性能，可用于汽车排气系统焊接的高铬铁素体不锈钢药芯焊丝。
为了达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：
一种高铬铁素体不锈钢金属芯药芯焊丝，该金属芯药芯焊丝由焊丝药芯以及包裹在焊丝药芯外侧的外皮构成，所述焊丝药芯包括的各组分和所占重量百分比如下：金属铬：25-50，钛铁：10-30，Mn粉：1-4，SiFe：2-6，Al-Mg合金：1-3，钼粉：1-3，稳弧剂：1-4，余量为铁粉。
在优选方案中，所述金属芯药芯焊丝的外皮采用不锈钢钢带，填充率为14％-19％。
进一步的，所述金属芯药芯焊丝焊接时的保护气体为Ar和O2的混合气体。
本发明提供的焊丝具有良好的焊接工艺性能，焊缝具有优良的力学性能和抗高温氧化以及耐腐蚀性能，适用于焊接铁素体不锈钢，尤其是汽车排气系统的焊接。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实例，进一步阐述本发明。
本发明提供高铬铁素体不锈钢金属芯气保护药芯焊丝，由焊丝药芯以及包裹在焊丝药芯外侧的外皮构成。
针对于焊丝的外皮，由于焊丝焊缝熔敷金属化学成分中含有较高的铬，约17％-19％，如若外皮使用低碳钢带，需很高的填充率，这就增加了拉丝的难度。为解决此问题，本发明焊丝外皮采用不锈钢钢带，钢带主要成分如下表1。
表1 不锈钢钢带主要成分
由此，一方面解决了拉丝困难的问题，另一方面也降低了焊丝的成本。
基于上述的不锈钢钢带，首先经过成型机轧制、合拢，然后再经过拉丝机精拉成直径为1.2mm的焊丝，最后分盘缠绕。
再者，本发明中的焊丝药芯，其主要成分和所占重量百分比如下：金属铬：25-50，钛铁：10-30，Mn粉：1-4，SiFe：2-6，Al-Mg合金：1-3，钼粉：1-3稳弧剂：1-4，余量为铁粉。
本发明中，焊丝药芯中的金属铬向焊缝过渡铬元素，提高焊缝的抗高温氧化性能和耐腐蚀能力。
另外，为了减少焊接缺陷，本发明药芯中加入了锰、硅、Al-Mg合金，作为脱氧脱氮剂。
硅除了作为脱氧剂外，它还能过渡到焊缝中，提高焊缝强度。硅含量过少(小于0.3％)，会使焊缝表面出现气孔，但如果焊缝中的硅含量过多，会使焊缝韧性降低，因此控制硅含量可使焊接工艺和焊缝力学性能发挥到最佳状态。本发明中，一方面通过调整药芯中硅铁合金所占的百分比来控制焊缝中硅含量；另一方面通过控制熔池反应时间，在焊接过程中，发生2FeO+Si→2Fe+SiO2，增加熔池的反应时间使FeO和Si反应充分，既充分发挥了Si脱氧的效果，避免了焊缝气孔的出现，又降低了焊缝中Si的含量。
其中的钛铁在本发明中主要起到稳弧、细化晶粒、提高抗晶间腐蚀的作用，但是钛铁属高熔点合金，若加入量过多，焊接过程中钛铁粉熔化不完全，反而造成焊接缺陷。
其中的钼可与碳形成碳化物，从而提高不锈钢的耐蚀性。
基于上述的外皮以及焊丝药芯，形成焊丝时，焊丝填充率为14％-19％，相应的合金粉末均通过80目筛子过筛，在混合器中搅拌30min后放入180℃的烘箱，3h后取出。经轧制、合拢、最后精拉成1.2mm的焊丝待用。
由此构成的高铬铁素体不锈钢金属芯气保护药芯焊丝，焊接时保护气体为Ar+O2混合气体。另外，由于铁素体不锈钢受热时组织容易晶粒粗大，该焊丝焊接时采取小电流，减少焊接热输入，提高焊缝韧性。
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明方案。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明中。
具体实施方案如表2：
表2 具体实施方案
上述实施方案所制成的焊丝在Ar+O2的混合气体保护下进行焊接，焊接工艺情况如下表3：
表3 焊接工艺情况
从表3中可看出3种实例提供的焊丝都具有较好的焊接工艺性能。除此外，使用该焊丝焊接后，焊缝具有良好的韧性，较高的抗高温氧化性能和耐腐蚀能力。
由上实例可知，本发明提供的焊丝在Ar+O2的混合气体保护下进行焊接，焊接飞溅极少，无需清渣，电弧稳定，焊缝成型美观，焊缝具有良好的抗高温氧化性能和耐腐蚀能力，适用于汽车排气系统，尤其是热端的焊接。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (1)

1.一种高铬铁素体不锈钢金属芯药芯焊丝，该金属芯药芯焊丝由焊丝药芯以及包裹在焊丝药芯外侧的外皮构成，其特征在于，所述焊丝药芯包括的各组分和所占重量百分比如下：金属铬：50，钛铁：20，Mn粉：3，SiFe：4，Al-Mg合金：3，钼粉：3，稳弧剂：3，余量为铁粉；
所述金属芯药芯焊丝的外皮采用不锈钢钢带，填充率为14％；所述金属芯药芯焊丝焊接时的保护气体为Ar和O2的混合气体。
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