CN107214436B - 一种低铬镍铁素体不锈钢的焊接方法 - Google Patents
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Abstract
一种低铬镍铁素体不锈钢的焊接方法，包括：将纳米氧化铈(CeO2)、氧化钛(TiO2)溶解于丙酮溶剂中，刷于低铬镍铁素体不锈钢焊接口处，通过钨极氩弧焊进行正反双面焊接，将纳米氧化铈(CeO2)、氧化钛(TiO2)过渡到熔敷金属中。用该焊接方法焊机409L不锈钢时试件的熔敷金属的下屈服强度为312.72～401.89MPa，抗拉强度为503.03～536.68MPa，断后伸长率为27％～35％，冲击功为20.66～36.21倍。较没有加入CeO2/TiO2的焊丝比，熔敷金属的下屈服强度提高了0.9～1.45倍，抗拉强度提高了0.32～0.41倍，断后伸长率提高了0.42～0.84倍，冲击功提高了6.05～11.35倍。
Description
技术领域
本发明涉及焊接，具体是一种低铬镍铁素体不锈钢的焊接方法。
背景技术
低铬镍铁素体不锈钢一般指含铬量为10％～15％，含有微量或不含镍的铁素体不锈钢。这种不锈钢具有良好的耐腐蚀性，良好的冷成形性，焊接性能好，抗高温氧化，钢的塑性及韧度优于含铬更高的铁素体不锈钢，其生产成本较低，对于镍资源稀少的我国来说，是非常理想的经济环保材料。409L型不锈钢是典型的低铬镍铁素体不锈钢。然而焊接过程中，其焊接接头晶粒粗大，导致塑性和韧度较低，焊接效果不理想。因此影响了低铬镍铁素体不锈钢的应用。针对此问题，将氧化钛以及作为“工业味精”的稀土通过焊接过渡到熔敷金属中，研制一种含纳米氧化铈、氧化钛的焊丝。
发明内容
本发明的目的是提供一种低铬镍铁素体不锈钢的焊接方法，解决409L型不锈钢塑性和韧度较低的问题。
本发明是采用如下技术方案实现的：
一种低铬镍铁素体不锈钢的焊接方法：将纳米氧化铈(CeO2)、氧化钛(TiO2)溶解于丙酮溶剂中，刷于低铬镍铁素体不锈钢焊接口处，通过钨极氩弧焊进行正反双面焊接，将纳米氧化铈(CeO2)、氧化钛(TiO2)过渡到熔敷金属中；CeO2尺寸为20～25nm，纯度99.0％～99.9％，TiO2尺寸为30～35nm，纯度99.0％～99.9％，焊丝各组分及重量比为：C≤0.07，Si≤1.0，Mn≤2.0，Cr 17.0～19.0，Ni 8.0～11.0，Mo、Cu、Ti、S≤0.03，P≤0.035；CeO2、TiO2相比于焊丝各组分的重量比为CeO2 0.35～0.4，TiO2 0.1～0.9。
优选的，焊丝各组分及重量比为：C0.07，Si1.0，Mn2.0，Cr 18.0，Ni 9.0，Mo、Cu、Ti、S 0.03，P0.035；CeO2、TiO2相比于焊丝各组分的重量比为CeO2 0.35，TiO2 0.1。
优选的：CeO2尺寸为20nm，纯度99.9％，TiO2尺寸为35nm，纯度99.9％。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
用该方法焊接409L不锈钢时试件的熔敷金属的下屈服强度为312.72～401.89MPa，抗拉强度为503.03～536.68MPa，断后伸长率为27％～35％，冲击功为20.66～36.21倍。较没有加入CeO2/TiO2的焊接方法相比，熔敷金属的下屈服强度提高了0.9～1.45倍，抗拉强度提高了0.32～0.41倍，断后伸长率提高了0.42～0.84倍，冲击功提高了6.05～11.35倍。
具体实施方式
下面结合对照例和本发明的实施例对本发明的方案及效果进行进一步的说明。
对照例：
采用4mm厚的409L铁素体不锈钢钢板作为焊接材料(母材)，其牌号为00Cr11Ti(409L)，每一块焊接钢板规格是105mm×70mm×4mm。每两块钢板组合成一组对接接头I形坡口，采用钨极氩弧焊(TIG)进行正反双面焊接。焊丝组分如表1所示，规格为1米长，焊丝直径为1.6mm。焊接时，氩气的流量是7L/min，氩气纯度为99.99％，焊接速度为2.88mm/s。焊接电源种类极性：直流正接(工件接正极)，焊接电流为170A；钨极直径1.6mm，尖端角度为45°，尖端直径为0.8mm，喷嘴的直径是8mm，喷嘴与焊件间的距离为10mm。
以不加入纳米氧化铈、氧化钛的焊丝组分为对照例。对照例试件力学性能如表2所示。
表1对照例焊丝组分
表2对照例试件力学性能
本发明的实施例及试验结果：
本发明焊接工艺参数与对照例相同，选择纳米氧化铈、氧化钛，将他们溶于丙酮溶液中，充分振荡，然后刷于对应号两块钢板的焊接口处，通过焊丝焊接将其过渡到熔敷金属的方式，以改善熔敷金属的组织及力学性能。
各实施例以表1中的焊丝配方为基本配方，改变CeO2、TiO2的重量比，其他组分重量比不变。
实施例1：
以表1中的焊丝配方为基本配方，过渡CeO20.35、TiO20.1(单位可用g或Kg等，根据生产数量可同时扩大或缩小若干倍数)时，与对照例熔敷金属的力学性能进行比较，其力学性能有较大幅度的提高，结果如表3所示。
表3本发明实施例1与对照例熔敷金属力学性能比较
实施例2：
以表1中的焊丝配方为基本配方，过渡CeO20.4、TiO20.9(单位可用g或Kg等，根据生产数量可同时扩大或缩小若干倍数)时，与对照例熔敷金属的力学性能进行比较，其力学性能有较大幅度的提高，结果如表4所示。
表4本发明实施例2与对照例熔敷金属力学性能比较
实施例3：
以表1中的焊丝配方为基本配方，过渡CeO20.35、TiO20.7(单位可用g或Kg等，根据生产数量可同时扩大或缩小若干倍数)时，与对照例熔敷金属的力学性能进行比较，其力学性能有较大幅度的提高，结果如表5所示。
表5本发明实施例3与对照例熔敷金属力学性能比较
实施例4：
以表1中的焊丝配方为基本配方，过渡CeO20.4、TiO20.6(单位可用g或Kg等，根据生产数量可同时扩大或缩小若干倍数)时，与对照例熔敷金属的力学性能进行比较，其力学性能有较大幅度的提高，结果如表6所示。
表6本发明实施例4与对照例熔敷金属力学性能比较
实施例5：
以表1中的焊丝配方为基本配方，过渡CeO20.35、TiO20.8(单位可用g或Kg等，根据生产数量可同时扩大或缩小若干倍数)时，与对照例熔敷金属的力学性能进行比较，其力学性能有较大幅度的提高，结果如表7所示。
表7本发明实施例5与对照例熔敷金属力学性能比较
从本项目的实施例中得知，用该焊接方法焊接409L不锈钢时试件的熔敷金属的下屈服强度为312.72～401.89MPa，抗拉强度为503.03～536.68MPa，断后伸长率为27％～35％，冲击功为20.66～36.21倍。较没有加入CeO2/TiO2的焊接方法比，熔敷金属的下屈服强度提高了0.9～1.45倍，抗拉强度提高了0.32～0.41倍，断后伸长率提高了0.42～0.84倍，冲击功提高了6.05～11.35倍。当C0.07，Si1.0，Mn2.0，Cr 18.0，Ni 9.0，Mo、Cu、Ti、S 0.03，P0.035。CeO2 0.35，TiO2 0.1时熔敷金属的性能最好。较没有加入CeO2/TiO2的焊接方法比，熔敷金属的下屈服强度提高了1.45倍，抗拉强度提高了0.41倍，断后伸长率提高了0.84倍，冲击功提高了11.35倍。
该焊接方法性价比高，具有良好的产业化前景。
Claims (3)
1.一种低铬镍铁素体不锈钢的焊接方法，其特征在于：将纳米氧化铈(CeO2)、氧化钛(TiO2)溶解于丙酮溶剂中，刷于低铬镍铁素体不锈钢焊接口处，通过钨极氩弧焊进行正反双面焊接，将纳米氧化铈(CeO2)、氧化钛(TiO2)过渡到熔敷金属中；其中，CeO2尺寸为20～25nm，纯度99.0％～99.9％，TiO2尺寸为30～35nm，纯度99.0％～99.9％，焊丝各组分及重量比为：C≤0.07，Si≤1.0，Mn≤2.0，Cr 17.0～19.0，Ni 8.0～11.0，Mo、Cu、Ti、S≤0.03，P≤0.035；CeO2、TiO2相比于焊丝各组分的重量比为CeO2 0.35～0.4，TiO2 0.1～0.9。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，焊丝各组分及重量比为：C0.07，Si1.0，Mn2.0，Cr 18.0，Ni 9.0，Mo、Cu、Ti、S 0.03，P0.035；CeO2、TiO2相比于焊丝各组分的重量比为CeO2 0.35，TiO2 0.1。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：CeO2尺寸为20nm，纯度99.9％，TiO2尺寸为35nm，纯度99.9％。
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