CN110788518A - 焊接金属材料 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种焊接金属材料，以其组合物的总重量为基准，按照重量比例，其组合物包括：C：0.1‑1.0％；Si：0.1‑1.0％；Mn：0.1‑1.0％；Cr：3‑12％；Mo：0.3‑5.5％；Nb：≤0.008％；Ti：0.02‑0.1％；V：0.01‑0.1％；W：0.01‑0.05％；B：≤0.007％；其余为Fe以及不可避免的杂质。本发明所提供的焊接金属材料、以及所述焊接金属材料的组合物，具有较高的硬度，可用于铁或铜基材的焊接。
Description
技术领域
本发明涉及一种焊接金属材料，尤其涉及一种焊接用的金属合计以及该合金的组合物。
背景技术
过去的半个世纪，激光技术、计算机技术、新材料技术的融合成就了增材制造(3D打印)技术的崭新时代。增材制造是无模具的直接近净成形技术，以计算机辅助设计/制造为基础，将材料逐层固化、熔覆，或逐层累叠、块体组焊连接成为整体结构，可实现个性化、订制化、小型化的生产模式。
就加工制造的物理概念而言，焊接是增材制造的典范，无论是焊条修复堆焊，还是数控自动化焊接技术，以及基于高能束流热源的增材制造，都属于广义的增材制造领域。金属构件的增材制造技术得以迅猛发展的技术基础是高能束流(电子束、激光束)作为特种焊接热源的技术进步，高能束流极具柔性，能量可精确控制，与计算机辅助设计/制造信息技术深度融合，在真空室内或惰性气体保护环境中，向聚焦加热区填送金属丝材或铺送金属粉料，使材料逐层熔化、凝固成型。
增材制造本质上属于材料加工领域，常用的增材制造材料包括工程塑料、橡胶材料、光敏树脂、金属、陶瓷等，其中金属材料的3D打印技术发展尤为迅速，3D打印所使用的金属粉末一般要求纯净度高、球形度好、粒径分布窄、氧含量低。目前，应用于3D打印的金属粉末材料主要有钛合金、钴铬合金、不锈钢和铝合金材料等。
目前中国增材制造在设备、软件等领域，已经拥有一些有影响力的企业和品牌，但是材料主要依赖于进口，研发具有自主知识产权的增材制造材料具有重要的意义。
发明内容
本发明提供了一种焊接用的金属材料、以及所述焊接用的金属材料的组合物。
本发明第一个方面是提供一种焊接金属材料的组合物，以所述组合物的总重量为基准，按照重量比例，包括：
C：0.1-1.0％；
Si：0.1-1.0％；
Mn：0.1-1.0％；
Cr：3-12％；
Mo：0.3-5.5％；
Nb：≤0.008％；
Ti：0.02-0.1％；
V：0.01-0.1％；
W：0.01-0.05％；
B：≤0.007％；
其余为Fe以及不可避免的杂质。
本发明所述金属材料的组合物中，以所述组合物的总重量为基准，按照重量比例，更优选地包括：
C：0.2-0.8％；
Si：0.2-0.8％；
Mn：0.3-0.8％；
Cr：5-12％；
Mo：0.5-3％；
Nb：≤0.005％；
Ti：0.03-0.08％；
V：0.02-0.07％；
W：0.01-0.04％；
B：≤0.005％；
其余为Fe以及不可避免的杂质。
本发明所述金属材料的组合物中，以所述组合物的总重量为基准，按照重量比例，更优选地包括：
C：0.25-0.75％；
Si：0.3-0.5％；
Mn：0.5-0.7％；
Cr：7-10％；
Mo：0.5-2.5％；
Nb：≤0.005％；
Ti：0.05-0.08％；
V：0.03-0.05％；
W：0.01-0.02％；
B：≤0.005％；
其余为Fe以及不可避免的杂质。
本发明第二个方面是提供一种焊接金属材料，以所述金属材料的总重量为基准，按照重量比例，组分包括：
C：0.1-1.0％；
Si：0.1-1.0％；
Mn：0.1-1.0％；
Cr：3-12％；
Mo：0.3-5.5％；
Nb：≤0.008％；
Ti：0.02-0.1％；
V：0.01-0.1％；
W：0.01-0.05％；
B：≤0.007％；
其余为Fe以及不可避免的杂质。
本发明所述金属材料中，优选地，包括片材和粉末，粉末被片材卷绕包裹。优选地，所述粉末全部为单质粉末，或者至少包括单质粉末。
在一种优选实施例中，本发明所述金属材料为条状，包括所述片材卷绕成的筒，所述粉末被卷绕成筒的片材包裹在筒的中心作为芯部。
在一种优选实施例中，所述筒的筒壁上不存在对接缝。
在一种更优选实施例中，所述片材为Fe以及不可避免的杂质，或者Fe、不可避免的杂质以及其他组分中的一部分组成。
所述粉末中，Fe占金属材料总重量的4-20％，优选为7-15％，更优选为10-12％，其余Fe作为片材。
在一种优选实施例中，所述组分中，除片材外，其他各种或者部分组分为单质粉末的形式。
在一种优选实施例中，所述单质粉末的粒径优选为50-250目，更优选为60-200目。
更优选地，本申请所述单质粉末可以存在部分粉末的粒径超出上述目数范围，但是超出该范围的粉末重量比例不能超过10％。
在一种优选实施例中，所述片材厚度优选为0.1-1mm，更优选为0.2-0.7mm，更优选为0.4-0.6mm。
在一种优选实施例中，条状的金属材料的直径优选为0.5-2.0mm，更优选为0.8-1.8mm，更优选为1.0-1.5mm，更优选为1.2-1.3mm。
其中，任意两种单质粉末的粒径可以是相同或者不同。
本发明所述金属材料中，以所述金属材料的总重量为基准，按照重量比例，更优选地，组分包括：
C：0.2-0.8％；
Si：0.2-0.8％；
Mn：0.3-0.8％；
Cr：5-12％；
Mo：0.5-3％；
Nb：≤0.005％；
Ti：0.03-0.08％；
V：0.02-0.07％；
W：0.01-0.04％；
B：≤0.005％；
其余为Fe以及不可避免的杂质。
本发明所述金属材料中，以所述金属材料的总重量为基准，按照重量比例，更优选地，组分包括：
C：0.25-0.75％；
Si：0.3-0.5％；
Mn：0.5-0.7％；
Cr：7-10％；
Mo：0.5-2.5％；
Nb：≤0.005％；
Ti：0.05-0.08％；
V：0.03-0.05％；
W：0.01-0.02％；
B：≤0.005％；
其余为Fe以及不可避免的杂质。
本发明上述内容中，Nb优选为不为0，更优选为，以所述金属材料的总重量为基准，按照重量比例，优选为Nb≥0.00001％，更优选为Nb≥0.0001％。
本发明上述内容中，B可以为0或不为0，优选为不为0，更优选为，以所述金属材料总重量为基准，按照重量比例，优选为B≥0.00001％，更优选为B≥0.0001％。
本发明所提供的焊接金属材料、以及所述焊接金属材料的组合物，具有较高的硬度，可用于铁基材、钢基材、铜基材的焊接。
附图说明
图1为片材为筒状的焊接金属材料的结构示意图。
具体实施方式
下面参照具体实施例，对本发明所提供的焊接金属材料、以及所述焊接金属材料的组合物，通过举例进行介绍。
实施例1
本实施例中，如图1所示，焊接用的金属材料包括卷绕成筒状的片材1、以及位于筒中心的芯部2。片材1形成的筒状是封闭的，即筒壁不存在对接缝，芯部2被卷绕成筒状的片材1包绕在中心的位置。
其中，片材为Fe以及不可避免的杂质。芯材包括C、Si、Mn、Cr、Mo、Nb、Ti、V、W、B，应当理解的是，芯材中也可以包含不可避免的杂质。具体而言，芯材各组分占金属材料总重量的比例如下：
C：0.30％；
Si：0.50％；
Mn：0.65％；
Cr：7.5％；
Mo：0.5％；
Nb：≤0.005％；
Ti：0.07％；
V：0.04％；
W：0.02％；
B：≤0.005％。
实施例2
本实施例中，如图1所示，焊接用的金属材料包括卷绕成筒状的片材1、以及位于筒中心的芯部2。芯部2被卷绕成筒状的片材1包绕在中心的位置。
其中，片材为Fe以及不可避免的杂质。芯材包括C、Si、Mn、Cr、Mo、Nb、Ti、V、W、B，应当理解的是，芯材中也可以包含不可避免的杂质。具体而言，芯材各组分占金属材料总重量的比例如下：
C：0.5％；
Si：0.6％；
Mn：0.1-1.0％；
Cr：3-12％；
Mo：0.3-5.5％；
Nb：≤0.008％；
Ti：0.02-0.1％；
V：0.01-0.1％；
W：0.01-0.05％；
B：≤0.007％。
实施例3
本实施例中，如图1所示，焊接用的金属材料包括卷绕成筒状的片材1、以及位于筒中心的芯部2。芯部2被卷绕成筒状的片材1包绕在中心的位置。
其中，片材为Fe以及不可避免的杂质。粉末包括C、Si、Mn、Cr、Mo、Nb、Ti、V、W、B等单质粉末。应当理解的是，粉末中也可以包含不可避免的杂质。具体而言，粉末各组分占金属材料总重量的比例如下：
C：0.1-1.0％；
Si：0.1-1.0％；
Mn：0.1-1.0％；
Cr：3-12％；
Mo：0.3-5.5％；
Nb：≤0.008％；
Ti：0.02-0.1％；
V：0.01-0.1％；
W：0.01-0.05％；
B：≤0.007％。
实施例4
本实施例中，如图1所示，焊接用的金属材料包括卷绕成筒状的片材1、以及位于筒中心的芯部2。芯部2被卷绕成筒状的片材1包绕在中心的位置。
其中，片材为Fe以及不可避免的杂质。芯材包括C、Si、Mn、Cr、Mo、Nb、Ti、V、W，应当理解的是，芯材中也可以包含不可避免的杂质。具体而言，芯材各组分占金属材料总重量的比例如下：
C：0.5％；
Si：0.6％；
Mn：0.1-1.0％；
Cr：3-12％；
Mo：0.3-5.5％；
Nb：≤0.008％；
Ti：0.02-0.1％；
V：0.01-0.1％；
W：0.01-0.05％。
实施例5
本实施例中，如图1所示，焊接用的金属材料包括卷绕成筒状的片材1、以及位于筒中心的芯部2。芯部2被卷绕成筒状的片材1包绕在中心的位置。
其中，片材为Fe以及不可避免的杂质。芯材包括C、Si、Mn、Cr、Mo、Ti、V、W，应当理解的是，芯材中也可以包含不可避免的杂质。具体而言，芯材各组分占金属材料总重量的比例如下：
C：0.5％；
Si：0.6％；
Mn：0.1-1.0％；
Cr：3-12％；
Mo：0.3-5.5％；
Ti：0.02-0.1％；
V：0.01-0.1％；
W：0.01-0.05％
本发明上述实施例中所述的焊接金属材料，可用于焊接锻造铁基材、轧制钢材、铸造铁基材。在无回火和预热条件下，焊接后硬度如表1所示，其中，电流150A，电压22V。
表1，焊接金属材料的性能测试结果
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | |
| HRC硬度(单层) | 48 | 46 | 48 | 45 | 45 |
| HRC硬度(两层) | 60 | 58 | 58 | 55 | 55 |
| 表面光滑度 | 基本光滑 | 基本光滑 | 基本光滑 | 基本光滑 | 基本光滑 |
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。
Claims (10)
1.一种焊接金属材料的组合物，其特征在于，以所述组合物的总重量为基准，按照重量比例，包括：
C：0.1-1.0％；
Si：0.1-1.0％；
Mn：0.1-1.0％；
Cr：3-12％；
Mo：0.3-5.5％；
Nb：≤0.008％；
Ti：0.02-0.1％；
V：0.01-0.1％；
W：0.01-0.05％；
B：≤0.007％；
其余为Fe以及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述焊接金属材料的组合物，其特征在于，以所述组合物总重量为基准，按照重量比例，包括：
C：0.2-0.8％；
Si：0.2-0.8％；
Mn：0.3-0.8％；
Cr：5-12％；
Mo：0.5-3％；
Nb：≤0.005％；
Ti：0.03-0.08％；
V：0.02-0.07％；
W：0.01-0.04％；
B：≤0.005％；
其余为Fe以及不可避免的杂质。
3.根据权利要求1或2所述焊接金属材料的组合物，其特征在于，以所述组合物总重量为基准，按照重量比例，包括：
C：0.25-0.75％；
Si：0.3-0.5％；
Mn：0.5-0.7％；
Cr：7-10％；
Mo：0.5-2.5％；
Nb：≤0.005％；
Ti：0.05-0.08％；
V：0.03-0.05％；
W：0.01-0.02％；
B：≤0.005％；
其余为Fe以及不可避免的杂质。
4.一种焊接金属材料，其特征在于，以所述金属材料的总重量为基准，按照重量比例，组分包括：
C：0.1-1.0％；
Si：0.1-1.0％；
Mn：0.1-1.0％；
Cr：3-12％；
Mo：0.3-5.5％；
Nb：≤0.008％；
Ti：0.02-0.1％；
V：0.01-0.1％；
W：0.01-0.05％；
B：≤0.007％；
其余为Fe以及不可避免的杂质。
5.根据权利要求4所述的焊接金属材料，其特征在于，以所述金属材料的总重量为基准，按照重量比例，组分包括：
C：0.2-0.8％；
Si：0.2-0.8％；
Mn：0.3-0.8％；
Cr：5-12％；
Mo：0.5-3％；
Nb：≤0.005％；
Ti：0.03-0.08％；
V：0.02-0.07％；
W：0.01-0.04％；
B：≤0.005％；
其余为Fe以及不可避免的杂质。
6.根据权利要求4所述的焊接金属材料，其特征在于，以所述金属材料的总重量为基准，按照重量比例，组分包括：
C：0.25-0.75％；
Si：0.3-0.5％；
Mn：0.5-0.7％；
Cr：7-10％；
Mo：0.5-2.5％；
Nb：≤0.005％；
Ti：0.05-0.08％；
V：0.03-0.05％；
W：0.01-0.02％；
B：≤0.005％；
其余为Fe以及不可避免的杂质。
7.根据权利要求4-6中任意一项所述的焊接金属材料，其特征在于，所述金属材料包括片材和粉末，粉末被片材卷绕包裹，所述粉末全部为单质粉末，或者至少包括单质粉末。
8.根据权利要求7所述的焊接金属材料，其特征在于，所述片材卷绕成筒，所述粉末被卷绕成筒的片材包裹在筒的中心作为芯部，所述筒的筒壁上不存在对接缝。
9.根据权利要求7所述的焊接金属材料，其特征在于，所述组分中，除片材外，其他各种或者部分组分为单质粉末的形式。
10.根据权利要求7所述的焊接金属材料，其特征在于，所述单质粉末的粒径为50-250目。
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| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 201199 room 1339, No. 4999, Zhongchun Road, Minhang District, Shanghai Applicant after: Shanghai Xingang Technology Co.,Ltd. Address before: 201108 room 108, 88 Huguang East Road, Minhang District, Shanghai Applicant before: Shanghai Xingang Trading Co.,Ltd. |
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| CB02 | Change of applicant information | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20210819 Address after: Room 330, Building 2, Building 3, No. 588 Zixing Road, Minhang District, Shanghai, 200241 Applicant after: Pleiades (Shanghai) new materials Co.,Ltd. Address before: 201199 room 1339, No. 4999, Zhongchun Road, Minhang District, Shanghai Applicant before: Shanghai Xingang Technology Co.,Ltd. |
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| TA01 | Transfer of patent application right |