CN105921912B - 1Cr12Ni2W1MoV不锈钢用自保护药芯焊丝及其制备方法 - Google Patents

1Cr12Ni2W1MoV不锈钢用自保护药芯焊丝及其制备方法 Download PDF

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Abstract

1Cr12Ni2W1MoV不锈钢用自保护型药芯焊丝由外皮和药芯组成，药芯的质量百分比由以下组分组成：铬7％‑13％，锰5％‑8％，钼2.5％‑5％，硅铁5％‑10％，石英5％‑9％，氟化钙16％‑20％，金红石5％‑7％，氧化铝2％‑4％，碳酸钙5％‑7％，碳酸锂5％‑8％，Al‑Mg合金7％‑10％，铁为15％‑25％。本发明公开了其制备方法：将石英，氟化钙，金红石，碳酸钙，碳酸锂，氧化铝加入粘结剂混合后烧结，碾碎后过筛；再与铬，锰，钼，硅铁，铁粉和Al‑Mg合金混合后烘干；添加到304不锈钢钢带轧制成的U型槽、碾压闭合、拉拔、拉直，盘成圆盘，密封包装即可。本发明药芯焊丝焊接飞溅少，焊缝成型美观，能够得到马氏体不锈钢焊缝组织，焊接接头具有优良的力学性能和耐腐蚀性，实现了1Cr12Ni2W1MoV不锈钢的焊接。

Description

1Cr12Ni2W1MoV不锈钢用自保护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1Cr12Ni2W1MoV不锈钢用自保护型药芯焊丝，本发明还涉及该药芯焊丝的制备方法。
背景技术
1Cr12Ni2W1MoV不锈钢为马氏体不锈钢，属于马氏体不锈耐热钢，这类钢种铬的质量分数为11％-12％，含碳量为0.11％-0.77％，是在Cr13型马氏体不锈钢的基础上，加入了Mo、W、V、Nb等合金元素发展出来的Cr13型码实体不锈钢。
马氏体不锈钢主要有Cr13和Cr17型两种，铬在钢中的作用是多方面的，如提高钢的强度、淬透性等，但主要作用是提高钢的耐腐蚀性，只有铬含量大于12％时，才能显著提高机体的电极电位，从而提高钢的耐蚀性。
1Cr12Ni2W1MoV是含有钨、钼、钒、铌的马氏体不锈耐热钢，具有较好的韧性和抗氧化性，具有较高的热强性，在淡水和湿空气中具有较好的耐蚀性。可用来制造航空用不锈耐热钢零件、汽轮机叶片及高应力部件。
发明内容
本发明的目的是提供一种1Cr12Ni2W1MoV不锈钢用自保护型药芯焊丝，焊接飞溅少，焊缝成型美观，具有很好的焊接工艺性，且能够得到马氏体不锈钢焊缝组织，焊接接头具有优良的力学性能和耐腐蚀性能。
本发明的另一个目的是提供一种1Cr12Ni2W1MoV不锈钢用自保护型药芯焊丝的制备方法。
本发明所采用的技术方案是，1Cr12Ni2W1MoV不锈钢用自保护型药芯焊丝，由外皮和药芯组成，药芯按质量百分比由以下组分组成：铬7％-13％，锰5％-8％，钼2.5％-5％，硅铁5％-10％，石英5％-9％，氟化钙16％-20％，金红石5％-7％，氧化铝2％-4％，碳酸钙5％-7％，碳酸锂5％-8％，Al-Mg合金粉7％-10％，铁为15％-25％；；，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304不锈钢钢带。
该药芯焊丝中药芯的填充率(质量比)为18％-22％。
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，1Cr12Ni2W1MoV不锈钢用自保护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铬7％-13％，锰5％-8％，钼2.5％-5％，硅铁5％-10％，石英5％-9％，氟化钙16％-20％，金红石5％-7％，氧化铝2％-4％，碳酸钙5％-7％，碳酸锂5％-8％，Al-Mg合金7％-10％，铁为15％-25％；，以上组分质量百分比之和为100％；
步骤2，将步骤1称取的石英，氟化钙，金红石，氧化铝，碳酸钙，碳酸锂，加入适量水玻璃粘结剂混合均匀，然后放置在加热炉中烧结，碾碎后过筛，筛选粒度60-120目之间的混合粉；
步骤3，将步骤1称得的铬，锰，钼，硅铁，Al-Mg合金，铁粉与步骤2制得的混合粉充分搅拌，混合之后放入烘干炉中烘干250摄氏度，保温2小时，得到药芯粉末；
步骤4，将宽304不锈钢钢带放置在药芯焊丝成型机的放带机上，通过成型机将钢带轧制成U型槽，然后向U型槽中添加步骤3得到的药芯粉末，控制药芯粉末的填充率为18％-22％，再通过成型机将U型槽碾压闭合，并将其拉拔至1.2-2.0mm，得到药芯焊丝；
步骤5，最后用拉丝机将步骤4制备的药芯焊丝拉直，盘成圆盘，密封包装即可。
本发明的特点还在于：
步骤2中烧结的温度为650-750℃，时间为3-4h。
本发明的有益效果是，
1.本发明1Cr12Ni2W1MoV不锈钢用自保护型药芯焊丝，焊接飞溅少，焊缝成型美观，具有很好的焊接工艺性，能够得到马氏体不锈钢焊缝组织，焊接接头具有优良的力学性能和耐腐蚀性。
2.本发明1Cr12Ni2W1MoV不锈钢用自保护型药芯焊丝，利用矿物渣系产生熔渣，对焊接熔池进行保护，具有一定的自保护作用。
3.本发明1Cr12Ni2W1MoV不锈钢用自保护型药芯焊丝的制备方法简单，操作方便，焊接时飞溅少、烟尘少、适用于自动焊机，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1Cr12Ni2W1MoV不锈钢用自保护型药芯焊丝，由外皮和药芯组成，药芯按质量百分比由以下组分组成：铬7％-13％，锰5％-8％，钼2.5％-5％，硅铁5％-10％，石英5％-9％，氟化钙16％-20％，金红石5％-7％，氧化铝2％-4％，碳酸钙5％-7％，碳酸锂5％-8％，Al-Mg合金7％-10％，其余为铁，以上组分质量百分比之和为100％。外皮材料为304不锈钢钢带。
该药芯焊丝中药芯的填充率(质量比)为18％-22％。该药芯焊丝的直径为1.2-2.0mm
上述1Cr12Ni2W1MoV不锈钢用自保护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铬7％-13％，锰5％-8％，钼2.5％-5％，硅铁5％-10％，石英5％-9％，氟化钙16％-20％，金红石5％-7％，氧化铝2％-4％，碳酸钙5％-7％，碳酸锂5％-8％，Al-Mg合金7％-10％，其余为铁，以上组分质量百分比之和为100％；
步骤2，将步骤1称取的石英，氟化钙，金红石，氧化铝，碳酸钙，碳酸锂，加入适量水玻璃粘结剂混合均匀，然后放置在加热炉中烧结，烧结的温度为650-750℃，时间为3-4h，碾碎后过筛，筛选粒度60-120目之间的混合粉；
步骤3，将步骤1称得的铬，锰，钼，硅铁，Al-Mg合金，铁粉与步骤2制得的混合粉充分搅拌，混合之后放入烘干炉中烘干250摄氏度，保温2小时，得到药芯粉末；
步骤4，将宽304不锈钢钢带放置在药芯焊丝成型机的放带机上，通过成型机将钢带轧制成U型槽，然后向U型槽中添加步骤3得到的药芯粉末，控制药芯粉末的填充率为18％-22％，再通过成型机将U型槽碾压闭合，并将其拉拔至1.2-2.0mm，得到药芯焊丝；
步骤5，最后用拉丝机将步骤4制备的药芯焊丝拉直，盘成圆盘，密封包装即可。
本发明1Cr12Ni2W1MoV不锈钢用自保护型药芯焊丝适用于药芯焊丝电弧焊(FCAW)，焊接电流为180-240A，电压为20-25V，不需外加保护气体。
药芯中各组分的作用：
1、铬，硅铁，钼具有铁素体化的作用，使焊缝中有生成铁素体的趋势，锰具有奥氏体化的作用，使焊缝中有生成奥氏体的趋势，几者配合使用，是为了使焊缝中产生一定比例的铁素体与奥氏体。
2、铬还具有提高接头耐蚀性的作用，时焊接接头符合不锈钢的使用要求。
3、硅，锰有一定的脱氧作用，可以精华焊缝。此外，硅还具有抗回火软化作用，使焊缝在后续热处理过程中保持一定的强度。锰还具有提高焊缝淬透性的作用，使焊缝在冷却过程中全部转变为马氏体。
4、铝镁粉易与氧气结合而除去熔池中的氧元素，保护了焊缝中的其他组分。
5、石英，氟化钙，金红石，氧化铝具有造渣的作用，焊接时产生熔渣对熔池进行保护。
6、氟化钙是碱性渣，石英，金红石，氧化铝是酸性渣，四者配合使用，可以调整熔渣的碱度。
7、铁用来补充剩余质量，使粉芯的质量达到100％。
实施例1
步骤1，分别称取铬80g，锰50g，钼40g，硅铁60g，石英70g，氟化钙180g，金红石70g，氧化铝30g，碳酸钙50g，碳酸锂50g，Al-Mg合金70g，铁250g；
步骤2，将步骤1称取的石英，氟化钙，金红石，氧化铝，碳酸钙，碳酸锂，加入适量水玻璃粘结剂混合均匀，然后放置在加热炉中烧结，烧结的温度为650℃，时间为3.5h，碾碎后过筛，筛选粒度60-120目之间的混合粉；
步骤3，将步骤1称得的铬，锰，钼，硅铁，Al-Mg合金，铁粉与步骤2制得的混合矿物粉充分搅拌，混合之后放入烘干炉中烘干250摄氏度，保温2小时，得到药芯粉末；
步骤4，将宽304不锈钢钢带放置在药芯焊丝成型机的放带机上，通过成型机将钢带轧制成U型槽，然后向U型槽中添加步骤3得到的药芯粉末，控制药芯粉末的填充率为18％，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5，最后用拉丝机将步骤4制备的药芯焊丝拉直，盘成圆盘，密封包装即可。
实施例1所制得的药芯焊丝,适用于药芯焊丝电弧焊(FCAW)，无需外加保护气体。焊接电流为180A，焊接电压为22V。焊接接头的抗拉强度为783Mpa，屈服极限为655Mpa，断面收缩率54％，冲击功为79J。性能符合1Cr12Ni2W1MoV不锈钢的使用要求。
实施例2
步骤1，分别称取铬90g，锰40g，钼40g，硅铁70g，石英60g，氟化钙190g，金红石60g，氧化铝40g，碳酸钙50g，碳酸锂50g，Al-Mg合金70g，铁240g；
步骤2，将步骤1称取的石英，氟化钙，金红石，氧化铝，碳酸钙，碳酸锂，加入适量水玻璃粘结剂混合均匀，然后放置在加热炉中烧结，烧结的温度为700℃，时间为3.5h，碾碎后过筛，筛选粒度60-120目之间的混合粉；
步骤3，将步骤1称得的铬，锰，钼，硅铁，Al-Mg合金，铁粉与步骤2制得的混合矿物粉充分搅拌，混合之后放入烘干炉中烘干250摄氏度，保温2小时，得到药芯粉末；
步骤4，将宽304不锈钢钢带放置在药芯焊丝成型机的放带机上，通过成型机将钢带轧制成U型槽，然后向U型槽中添加步骤3得到的药芯粉末，控制药芯粉末的填充率为19％，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5，最后用拉丝机将步骤4制备的药芯焊丝拉直，盘成圆盘，密封包装即可。
实施例2所制得的药芯焊丝,适用于药芯焊丝电弧焊(FCAW)，无需外加保护气体。焊接电流为190A，焊接电压为22V。焊接接头的抗拉强度为790Mpa，屈服极限为649Mpa，断面收缩率55％，冲击功为82J。性能符合1Cr12Ni2W1MoV不锈钢的使用要求。
实施例3
步骤1，分别称取铬120g，锰70g，钼50g，硅铁50g，石英50g，氟化钙180g，金红石70g，氧化铝20g，碳酸钙50g，碳酸锂60g，Al-Mg合金80g，铁200g；
步骤2，将步骤1称取的石英，氟化钙，金红石，氧化铝，碳酸钙，碳酸锂，加入适量水玻璃粘结剂混合均匀，然后放置在加热炉中烧结，烧结的温度为700℃，时间为3.5h，碾碎后过筛，筛选粒度60-120目之间的混合粉；
步骤3，将步骤1称得的铬，锰，钼，硅铁，Al-Mg合金，铁粉与步骤2制得的混合矿物粉充分搅拌，混合之后放入烘干炉中烘干250摄氏度，保温2小时，得到药芯粉末；
步骤4，将宽304不锈钢钢带放置在药芯焊丝成型机的放带机上，通过成型机将钢带轧制成U型槽，然后向U型槽中添加步骤3得到的药芯粉末，控制药芯粉末的填充率为20％，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5，最后用拉丝机将步骤4制备的药芯焊丝拉直，盘成圆盘，密封包装即可。
实施例3所制得的药芯焊丝,适用于药芯焊丝电弧焊(FCAW)，无需外加保护气体。焊接电流为220A，焊接电压为23V。焊接接头的抗拉强度为813Mpa，屈服极限为666Mpa，断面收缩率57％，冲击功为90J。性能符合1Cr12Ni2W1MoV不锈钢的使用要求。
实施例4
步骤1，分别称取铬110g，锰60g，钼30g，硅铁50g，石英60g，氟化钙180g，金红石70g，氧化铝40g，碳酸钙50g，碳酸锂60g，Al-Mg合金80g，铁210g；
步骤2，将步骤1称取的石英，氟化钙，金红石，氧化铝，碳酸钙，碳酸锂，加入适量水玻璃粘结剂混合均匀，然后放置在加热炉中烧结，烧结的温度为750℃，时间为3.5h，碾碎后过筛，筛选粒度60-120目之间的混合粉；
步骤3，将步骤1称得的铬，锰，钼，硅铁，Al-Mg合金，铁粉与步骤2制得的混合矿物粉充分搅拌，混合之后放入烘干炉中烘干250摄氏度，保温2小时，得到药芯粉末；
步骤4，将宽304不锈钢钢带放置在药芯焊丝成型机的放带机上，通过成型机将钢带轧制成U型槽，然后向U型槽中添加步骤3得到的药芯粉末，控制药芯粉末的填充率为22％，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5，最后用拉丝机将步骤4制备的药芯焊丝拉直，盘成圆盘，密封包装即可。
实施例4所制得的药芯焊丝,适用于药芯焊丝电弧焊(FCAW)，无需外加保护气体。焊接电流为210A，焊接电压为23V。焊接接头的抗拉强度为799Mpa，屈服极限为654Mpa，断面收缩率53％，冲击功为68J。性能符合1Cr12Ni2W1MoV不锈钢的使用要求。
实施例5
步骤1，分别称取铬100g，锰80g，钼30g，硅铁60g，石英60g，氟化钙200g，金红石50g，氧化铝30g，碳酸钙60g，碳酸锂70g，Al-Mg合金70g，铁190g；
步骤2，将步骤1称取的石英，氟化钙，金红石，氧化铝，碳酸钙，碳酸锂，加入适量水玻璃粘结剂混合均匀，然后放置在加热炉中烧结，烧结的温度为700℃，时间为3.5h，碾碎后过筛，筛选粒度60-120目之间的混合粉；
步骤3，将步骤1称得的铬，锰，钼，硅铁，Al-Mg合金，铁粉与步骤2制得的混合矿物粉充分搅拌，混合之后放入烘干炉中烘干250摄氏度，保温2小时，得到药芯粉末；
步骤4，将宽304不锈钢钢带放置在药芯焊丝成型机的放带机上，通过成型机将钢带轧制成U型槽，然后向U型槽中添加步骤3得到的药芯粉末，控制药芯粉末的填充率为21％，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5，最后用拉丝机将步骤4制备的药芯焊丝拉直，盘成圆盘，密封包装即可。
实施例4所制得的药芯焊丝,适用于药芯焊丝电弧焊(FCAW)，无需外加保护气体。焊接电流为220A，焊接电压为25V。焊接接头的抗拉强度为782Mpa，屈服极限为635Mpa，断面收缩率52％，冲击功为75J。性能符合1Cr12Ni2W1MoV不锈钢的使用要求。

Claims (12)

1.1Cr12Ni2W1MoV不锈钢用自保护型药芯焊丝，其特征在于，由外皮和药芯组成，所述药芯按质量百分比由以下组分制成：铬为8％，锰为5％，钼为4％，硅铁为6％，石英为7％，氟化钙为18％，金红石为7％，氧化铝为3％，碳酸钙为5％，碳酸锂为5％，Al-Mg合金为7％，铁为25％。
2.1Cr12Ni2W1MoV不锈钢用自保护型药芯焊丝，其特征在于，所述药芯按质量百分比由以下组分制成：铬为9％，锰为4％，钼为4％，硅铁为7％，石英为6％，氟化钙为19％，金红石为6％，氧化铝为4％，碳酸钙为5％，碳酸锂为5％，Al-Mg合金为7％，铁为24％。
3.1Cr12Ni2W1MoV不锈钢用自保护型药芯焊丝，其特征在于，所述药芯按质量百分比由以下组分制成：铬为12％，锰为7％，钼为5％，硅铁5％，石英为5％，氟化钙为18％，金红石为7％，氧化铝为2％，碳酸钙为5％，碳酸锂为6％，Al-Mg合金8％，铁为20％。
4.1Cr12Ni2W1MoV不锈钢用自保护型药芯焊丝，其特征在于，所述药芯按质量百分比由以下组分制成：铬为11％，锰为6％，钼为3％，硅铁为5％，石英为6％，氟化钙为18％，金红石为7％，氧化铝为4％，碳酸钙为5％，碳酸锂为6％，Al-Mg合金为8％，铁为21％。
5.1Cr12Ni2W1MoV不锈钢用自保护型药芯焊丝，其特征在于，所述药芯按质量百分比由以下组分制成：铬为10％，锰为8％，钼为3％，硅铁为6％，石英为6％，氟化钙为20％，金红石为5％，氧化铝为3％，碳酸钙为6％，碳酸锂为7％，Al-Mg合金为7％，铁为19％。
6.根据权利要求1-5任一项所述的1Cr12Ni2W1MoV不锈钢用自保护型药芯焊丝，其特征在于，外皮的材料为304不锈钢钢带。
7.根据权利要求1-5任一项任一项所述的1Cr12Ni2W1MoV不锈钢用自保护型药芯焊丝，其特征在于，药芯焊丝中药芯的填充率，以质量计为18％-22％。
8.根据权利要求1-5任一项任一项所述的1Cr12Ni2W1MoV不锈钢用自保护型药芯焊丝，其特征在于，药芯焊丝的直径为1.2-2.0mm。
9.根据权利要求1-5任一项所述的1Cr12Ni2W1MoV不锈钢用自保护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：
铬为8％，锰为5％，钼为4％，硅铁为6％，石英为7％，氟化钙为18％，金红石为7％，氧化铝为3％，碳酸钙为5％，碳酸锂为5％，Al-Mg合金为7％，铁为25％；或
铬为9％，锰为4％，钼为4％，硅铁为7％，石英为6％，氟化钙为19％，金红石为6％，氧化铝为4％，碳酸钙为5％，碳酸锂为5％，Al-Mg合金为7％，铁为24％；或
铬为12％，锰为7％，钼为5％，硅铁5％，石英为5％，氟化钙为18％，金红石为7％，氧化铝为2％，碳酸钙为5％，碳酸锂为6％，Al-Mg合金8％，铁为20％；或
铬为11％，锰为6％，钼为3％，硅铁为5％，石英为6％，氟化钙为18％，金红石为7％，氧化铝为4％，碳酸钙为5％，碳酸锂为6％，Al-Mg合金为8％，铁为21％；或
铬为10％，锰为8％，钼为3％，硅铁为6％，石英为6％，氟化钙为20％，金红石为5％，氧化铝为3％，碳酸钙为6％，碳酸锂为7％，Al-Mg合金为7％，铁为19％；
步骤2，将步骤1称取的石英，氟化钙，金红石，氧化铝，碳酸钙，碳酸锂，加入水玻璃粘结剂混合均匀，然后放置在加热炉中烧结，烧结的温度为650-750℃，时间为3-4h，碾碎后过筛，筛选粒度60-120目之间的混合粉；
步骤3，将步骤1称得的铬，锰，钼，硅铁，Al-Mg合金，铁与步骤2制得的混合粉充分搅拌，混合之后放入烘干炉中烘干250摄氏度，保温2小时，得到药芯粉末；
步骤4，将宽304不锈钢钢带放置在药芯焊丝成型机的放带机上，通过成型机将钢带轧制成U型槽，然后向U型槽中添加步骤3得到的药芯粉末，控制药芯粉末的填充率为18％-22％，再通过成型机将U型槽碾压闭合，并将其拉拔至1.2-2.0mm，得到药芯焊丝。
10.根据权利要求9所述的1Cr12Ni2W1MoV不锈钢用自保护型药芯焊丝的制备方法，其特征在于，步骤2中烧结的温度为650-750℃，时间为3-4h。
11.权利要求1-8任一项所述的1Cr12Ni2W1MoV不锈钢用自保护型药芯焊丝在焊接1Cr12Ni2W1MoV不锈钢中的用途。
12.一种焊接1Cr12Ni2W1MoV不锈钢的方法，以药芯焊丝电弧焊进行焊接，焊接条件为焊接电流为180A-220A，焊接电压为22V-25V，无外加保护气体，焊接所用焊条如权利要求1-8任一项所述的自保护型药芯焊丝。
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