CN107350658A - PH13‑8Mo不锈钢用金属型焊丝及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明PH13‑8Mo不锈钢用金属型焊丝，由外皮和药芯组成，外皮材料为304不锈钢钢带；金属型药芯焊丝，较其它的矿物渣和自保护药芯焊丝，具有飞溅小，焊后无需清理，适合用于要求高的焊接要求，焊缝表面光洁，无气孔无夹渣，焊后无需清理，可连续施焊；焊接得到的焊缝成型美观，具有很好的焊接工艺性，能够得到马氏体时效不锈钢焊缝组织，焊接接头具有优良的力学性能和耐腐蚀性；本发明还提供了上述焊丝的制备方法，将金属铬，金属镍，金属钼，电解铝粉，硅铁，硼粉，稀土和铁粉混合后烘干得到药芯；将药芯添加到碳钢钢带轧制成的U型槽、碾压闭合、拉拔、拉直，盘成圆盘，密封包装即可得到，制备方法简单，易于实现。

Description

PH13-8Mo不锈钢用金属型焊丝及其制备方法
技术领域
本发明属于焊接材料技术领域，具体涉及PH13-8Mo不锈钢用金属型焊丝，本发明还涉及该焊丝的制备方法。
背景技术
PH13-8Mo不锈钢属于高强钢的一种，属于马氏体时效不锈钢，主要由8％的Ni、2％的Mo、13％的Cr组成，具备高的耐腐蚀特性，逐步代替沉淀硬化不锈钢作为高强度不锈钢。PH13-8Mo不锈钢在完全硬化状态时，具有最佳耐蚀性，也有最好的耐硫化物应力腐蚀破裂性能；不仅具有高的强度，还同时具备优良的断裂韧性，横向力学性能和耐应力腐蚀性能，综合性能优良，被广泛用于宇航、核反应堆和石油化工等领域。
PH13-8Mo马氏体时效不锈钢通过热处理：(1)固溶处理：将钢加热到Ac3以上50℃左右(此时所有析出相溶解且晶粒又不剧烈长大)，然后空冷，获得均匀、细小的板条状马氏体组织；在此状态钢的硬度较低，可进行各种冷变形、焊接及切削加工；(2)时效处理：可分为最高强化的时效处理和过时效处理；时效处理温度一般为480℃左右，时效时间约3小时，此时可使钢得到最好的强韧性配合，强度较高；过时效处理温度高于最强时效处理温度，此时强度稍低但具有较高的韧性。
PH13-8Mo不锈钢一般用在航空航天、核电等领域，质量要求高，在焊接时尽量的要避免焊接缺陷，选用氩气或者混合气体作为保护气体，避免焊接飞溅、打磨处理，目前鲜有与PH13-8Mo不锈钢匹配的焊丝。
发明内容
本发明的目的是提供一种PH13-8Mo不锈钢用金属型焊丝，用于PH13-8Mo马氏体时效不锈钢的焊接，焊接飞溅小、焊后无需清理，得到的焊缝具有高耐蚀性能和良好的力学性能。
本发明还提供了上述焊丝的制备方法。
本发明所采用的技术方案是，PH13-8Mo不锈钢用金属型焊丝，由外皮和药芯组成，药芯按质量百分比由以下组分组成：
金属铬5％-10％，金属镍6％-12％，金属钼20％-25％，电解铝7％～12％，硅铁10％-15％，硼粉和稀土各2％～5％，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：
药芯的填充率为20％-28％。
外皮材料为304不锈钢钢带。
本发明所采用的另一个技术方案是，一种PH13-8Mo不锈钢用金属型焊丝的制备方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1、按质量百分比分别称取如下原料：
金属铬5％-10％，金属镍6％-12％，金属钼20％-25％，电解铝7％～12％，硅铁10％-15％，硼粉和稀土各2％～5％，其余为铁，以上组分质量百分比之和为100％；其中，称取的所有原料都为粉末状；
步骤2、将步骤1中称取的所有原料粉末混合均匀后烘干，得到药芯粉末；
步骤3、称取外皮，将外皮置于焊丝成型机的放带机上，将外皮轧制成U型槽，然后向U型槽中添加经步骤2得到的药芯粉末，再通过成型机将U型槽外皮闭合、拉拔，得到药芯焊丝半成品；
步骤4、用拉丝机将步骤3制备得到的药芯焊丝半成品拉直，盘成圆盘，密封包装，最终得到PH13-8Mo不锈钢用金属型焊丝。
步骤2中：烘干温度为200℃-300℃，烘干时间为2h-3h。
步骤3中：外皮材料为304不锈钢钢带。
步骤3中：药芯的填充率为20％-28％。
本发明的有益效果在于：
1.本发明PH13-8Mo不锈钢用金属型焊丝，选用金属型药芯焊丝，较其它的矿物渣和自保护药芯焊丝，具有飞溅小，焊后无需清理，适合用于要求高的焊接要求，焊缝表面光洁，无气孔无夹渣，可连续施焊；
2.焊接得到的焊缝成型美观，具有很好的焊接工艺性，能够得到马氏体时效不锈钢焊缝组织，焊接接头具有优良的力学性能和耐腐蚀性；
3.本发明PH13-8Mo不锈钢用金属型焊丝的制备方法简单，操作方便，适用于自动焊机，具有较高的生产效率。
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。
本发明所采用的技术方案是，一种PH13-8Mo不锈钢用金属型焊丝，由外皮和药芯组成，药芯按质量百分比由以下组分组成：
金属铬5％-10％，金属镍6％-12％，金属钼20％-25％，电解铝7％～12％，硅铁10％-15％，硼粉和稀土各2％～5％，其余为铁，以上组分质量百分比之和为100％。
其中，药芯中各组分的作用：
金属钼、铬，硅铁，具有铁素体化的作用，铝具有促进针状铁素体的形，使焊缝中有生成铁素体的趋势，镍具有奥氏体化的作用，使焊缝中有生成奥氏体的趋势，4种金属粉配合使用，从而使得奥氏体与铁素体在焊缝中成一定比例；
金属铬对强度的提高有一定的作用，可以使钢在具有氧化性的介质中产生一种与基体组织牢固结合的铬铁氧化物的钝化膜；铬对强度的影响表现为适量的铬元素能提高焊缝金属的强韧性；
硅，有一定的脱氧作用，可以美化焊缝；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。在焊缝金属中也能起到一定的固溶强化作用，可以促进针状铁素体析出，并细化晶粒；
电解铝粉，在焊缝金属中起到了提高焊接接头的韧性。
优选地，所述药芯按质量百分比由以下组分制成：金属铬8％，金属镍8％，金属钼23％，电解铝粉10％，硅铁12％，硼粉、稀土各4％，铁31％，以上组分质量百分比之和为100％；或
所述药芯按质量百分比由以下组分制成：金属铬10％，金属镍6％，金属钼20％，电解铝粉8％，硅铁14％，硼粉、稀土各5％，铁32％，以上组分质量百分比之和为100％；或
所述药芯按质量百分比由以下组分制成：金属铬6％，金属镍8％，金属钼25％，电解铝粉8％，硅铁12％，硼粉、稀土各5％，铁31％，以上组分质量百分比之和为100％；或
所述药芯按质量百分比由以下组分制成：金属铬10％，金属镍10％，金属钼20％，电解铝粉8％，硅铁12％，硼粉、稀土各5％，铁30％，以上组分质量百分比之和为100％；或
所述药芯按质量百分比由以下组分制成：金属铬10％，金属镍12％，金属钼25％，电解铝粉12％，硅铁15％，硼粉、稀土各5％，铁16％，以上组分质量百分比之和为100％；
药芯的填充率为20％-28％；
外皮材料为304不锈钢钢带；
本发明PH13-8Mo不锈钢用金属型焊丝的制备方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1、按质量百分比分别称取如下原料：
金属铬5％-10％，金属镍6％-12％，金属钼20％-25％，电解铝7％～12％，硅铁10％-15％，硼粉和稀土各2％～5％，其余为铁，以上组分质量百分比之和为100％；
其中，称取的所有原料都为粉末状；
步骤2、将步骤1中称取的所有原料粉末混合均匀后烘干，烘干温度为200℃-300℃，烘干时间为2h-3h，得到药芯粉末；
步骤3、称取304不锈钢钢带外皮，将外皮置于焊丝成型机的放带机上，将外皮轧制成U型槽，然后向U型槽中添加经步骤2得到的药芯粉末，药芯的填充率为20％-28％，再通过成型机将U型槽外皮闭合、拉拔，得到药芯焊丝半成品；
步骤4、用拉丝机将步骤3制备得到的药芯焊丝半成品拉直，盘成圆盘，密封包装，最终得到PH13-8Mo不锈钢用金属型焊丝；
一般，将药芯焊丝的直径拉拔至1.2mm-2.0mm；
其中，稀土主要成分为氧化铈。
实施例1
制备PH13-8Mo不锈钢用金属型焊丝：
步骤1，称取金属铬8g，金属镍8g，金属钼23g，电解铝粉10g，硅铁12g，硼粉和稀土各4g，铁31g；
上述原料均为粉末状；
步骤2，将步骤1中称取的所有原料粉末混合均匀后烘干，烘干温度为200℃，烘干时间为2h，得到药芯粉末；
步骤3，称取304不锈钢钢带，其中钢带宽度为7mm、厚度为0.3mm，放置在药芯焊丝成型机的放带机上，通过成型机将碳钢钢带轧制成U型槽，然后向U型槽中添加经步骤2得到的药芯粉末，，药芯粉末的填充率控制在20％，再通过成型机将碳钢钢带轧制成U型槽碾压闭合，拉拔，最终拉拔药芯焊丝至直径为1.2mm，得到药芯焊丝半成品；
步骤4，最后用拉丝机将步骤3制备得到的药芯焊丝半成品拉直，盘成圆盘，密封包装，最终得到PH13-8Mo不锈钢用金属型焊丝。
采用实施例1的方法制得的PH13-8Mo不锈钢用金属型焊丝，适用于熔化极气体保护焊(GMAW)，焊接电流为170A，电压为16V，保护气体为Ar气体，气体流速为15L/min。测得焊接接头的抗拉强度为823Mpa，屈服极限为675Mpa，断面收缩率52％，冲击功为66J。性能符合PH13-8Mo马氏体时效不锈钢的使用要求。
实施例2
步骤1，称取金属铬10g，金属镍6g，金属钼20g，电解铝粉8g，硅铁14g，硼粉和稀土各5g，铁32g；
上述原料均为粉末状；
步骤2，将步骤1中称取的所有原料粉末混合均匀后烘干，烘干温度为250℃，烘干时间为2.5h，得到药芯粉末；
步骤3，称取304不锈钢钢带，其中钢带宽度为7mm、厚度为0.3mm，放置在药芯焊丝成型机的放带机上，通过成型机将碳钢钢带轧制成U型槽，然后向U型槽中添加经步骤2得到的药芯粉末，药芯粉末的填充率控制在22％，再通过成型机将碳钢钢带轧制成U型槽碾压闭合，拉拔，最终拉拔药芯焊丝至直径为1.4mm，得到药芯焊丝半成品；
步骤4，最后用拉丝机将步骤3制备得到的药芯焊丝半成品拉直，盘成圆盘，密封包装，最终得到PH13-8Mo不锈钢用金属型焊丝。
采用实施例2的方法制得的PH13-8Mo不锈钢用金属型焊丝，适用于熔化极气体保护焊(GMAW)，焊接电流为180A，电压为16V，保护气体为Ar气体，气体流速为15L/min。焊接接头的抗拉强度为846Mpa，屈服极限为689Mpa，断面收缩率50％，冲击功为71J。性能符合PH13-8Mo马氏体时效不锈钢的使用要求。
实施例3
步骤1，称取金属铬6g，金属镍8g，金属钼25g，电解铝粉8g，硅铁12g，硼粉和稀土各5g，铁31g；
上述原料均为粉末状；
步骤2，将步骤1中称取的所有原料粉末混合均匀后烘干，烘干温度为300℃，烘干时间为3h，得到药芯粉末；
步骤3，称取304不锈钢钢带，其中钢带宽度为7mm、厚度为0.3mm，放置在药芯焊丝成型机的放带机上，通过成型机将碳钢钢带轧制成U型槽，然后向U型槽中添加经步骤2得到的药芯粉末，药芯粉末的填充率控制在24％，再通过成型机将碳钢钢带轧制成U型槽碾压闭合，拉拔，最终拉拔药芯焊丝至直径为1.6mm，得到药芯焊丝半成品；
步骤4，最后用拉丝机将步骤3制备得到的药芯焊丝半成品拉直，盘成圆盘，密封包装，最终得到PH13-8Mo不锈钢用金属型焊丝。
采用实施例3的方法制得的PH13-8Mo不锈钢用金属型焊丝，适用于熔化极气体保护焊(GMAW)，焊接电流为190A，电压为17V，保护气体为Ar气体，气体流速为15L/min。焊接接头的抗拉强度为799Mpa，屈服极限为633Mpa，断面收缩率49％，冲击功为68J。性能符合PH13-8Mo马氏体时效不锈钢的使用要求。
实施例4
步骤1，称取金属铬10g，金属镍10g，金属钼20g，电解铝粉8g，硅铁12g，硼粉和稀土各5g，铁30g；
上述原料均为粉末状；
步骤2，将步骤1中称取的所有原料粉末混合均匀后烘干，烘干温度为200℃，烘干时间为3h，得到药芯粉末；
步骤3，称取304不锈钢钢带，其中钢带宽度为7mm、厚度为0.3mm，放置在药芯焊丝成型机的放带机上，通过成型机将碳钢钢带轧制成U型槽，然后向U型槽中添加经步骤2得到的药芯粉末，药芯粉末的填充率控制在26％，再通过成型机将碳钢钢带轧制成U型槽碾压闭合，拉拔，最终拉拔药芯焊丝至直径为1.8mm，得到药芯焊丝半成品；
步骤4，最后用拉丝机将步骤3制备得到的药芯焊丝半成品拉直，盘成圆盘，密封包装，最终得到PH13-8Mo不锈钢用金属型焊丝。
采用实施例4的方法制得的PH13-8Mo不锈钢用金属型焊丝，适用于熔化极气体保护焊(GMAW)，焊接电流为200A，电压为20V，保护气体为Ar气体，气体流速为15L/min。焊接接头的抗拉强度为857Mpa，屈服极限为637Mpa，断面收缩率54％，冲击功为65J。性能符合PH13-8Mo马氏体时效不锈钢的使用要求。
实施例5
步骤1，称取金属铬10g，金属镍12g，金属钼25g，电解铝粉12g，硅铁15g，硼粉和稀土各5g，铁16g；
上述原料均为粉末状；
步骤2，将步骤1中称取的所有原料粉末混合均匀后烘干，烘干温度为200℃，烘干时间为2.5h，得到药芯粉末；
步骤3，称取304不锈钢钢带，其中钢带宽度为7mm、厚度为0.3mm，放置在药芯焊丝成型机的放带机上，通过成型机将碳钢钢带轧制成U型槽，然后向U型槽中添加经步骤2得到的药芯粉末，药芯粉末的填充率控制在28％，再通过成型机将碳钢钢带轧制成U型槽碾压闭合，拉拔，最终拉拔药芯焊丝至直径为2.0mm，得到药芯焊丝半成品；
步骤4，最后用拉丝机将步骤3制备得到的药芯焊丝半成品拉直，盘成圆盘，密封包装，最终得到PH13-8Mo不锈钢用金属型焊丝。
采用实施例3的方法制得的PH13-8Mo不锈钢用金属型焊丝，适用于熔化极气体保护焊(GMAW)，焊接电流为190A，电压为18V，保护气体为Ar气体，气体流速为15L/min。焊接接头的抗拉强度为789Mpa，屈服极限为614Mpa，断面收缩率53％，冲击功为69J。性能符合PH13-8Mo马氏体时效不锈钢的使用要求。
本发明PH13-8Mo不锈钢用金属型焊丝，由外皮和药芯组成，外皮材料为304不锈钢钢带；金属型药芯焊丝，较其它的矿物渣和自保护药芯焊丝，具有飞溅小，焊后无需清理，适合用于要求高的焊接要求，焊缝表面光洁，无气孔无夹渣，焊后无需清理，可连续施焊；焊接得到的焊缝成型美观，具有很好的焊接工艺性，能够得到马氏体时效不锈钢焊缝组织，焊接接头具有优良的力学性能和耐腐蚀性；
本发明还提供了上述PH13-8Mo不锈钢用金属型焊丝的制备方法，将金属铬，金属镍，金属钼，电解铝粉，硅铁，硼粉，稀土和铁粉混合后烘干得到药芯；将药芯添加到碳钢钢带轧制成的U型槽、碾压闭合、拉拔、拉直，盘成圆盘，密封包装即可得到，制备方法简单，易于实现。

Claims (7)

1.PH13-8Mo不锈钢用金属型焊丝，其特征在于，由外皮和药芯组成，药芯按质量百分比由以下组分组成：
金属铬5％-10％，金属镍6％-12％，金属钼20％-25％，电解铝7％～12％，硅铁10％-15％，硼粉和稀土各2％～5％，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PH13-8Mo不锈钢用金属型焊丝，其特征在于，所述药芯的填充率为20％-28％。
3.根据权利要求1所述的PH13-8Mo不锈钢用金属型焊丝，其特征在于，所述外皮材料为304不锈钢钢带。
4.一种如权利要求1所述的PH13-8Mo不锈钢用金属型焊丝的制备方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：
步骤1、按质量百分比分别称取如下原料：
金属铬5％-10％，金属镍6％-12％，金属钼20％-25％，电解铝7％～12％，硅铁10％-15％，硼粉和稀土各2％～5％，其余为铁，以上组分质量百分比之和为100％；
其中，称取的所有原料都为粉末状；
步骤2、将步骤1中称取的所有原料粉末混合均匀后烘干，得到药芯粉末；
步骤3、称取外皮，将外皮置于焊丝成型机的放带机上，将外皮轧制成U型槽，然后向U型槽中添加经步骤2得到的药芯粉末，再通过成型机将U型槽外皮闭合、拉拔，得到药芯焊丝半成品；
步骤4、用拉丝机将步骤3制备得到的药芯焊丝半成品拉直，盘成圆盘，密封包装，最终得到PH13-8Mo不锈钢用金属型焊丝。
5.根据权利要求4所述的PH13-8Mo不锈钢用金属型焊丝的制备方法，其特征在于，所述步骤2中：烘干温度为200℃-300℃，烘干时间为2h-3h。
6.根据权利要求4所述的PH13-8Mo不锈钢用金属型焊丝的制备方法，所述步骤3中：外皮材料为304不锈钢钢带。
7.根据权利要求4所述的PH13-8Mo不锈钢用金属型焊丝的制备方法，所述步骤3中：药芯的填充率为20％-28％。
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