CN112518173A

CN112518173A - 一种高锰耐冲击腐蚀不锈钢焊条及其制备方法

Info

Publication number: CN112518173A
Application number: CN202011351765.1A
Authority: CN
Inventors: 白昶; 刘奇望; 袁宁; 蒋勇; 曾志超
Original assignee: ATLANTIC CHINA WELDING CONSUMABLES Inc
Current assignee: ATLANTIC CHINA WELDING CONSUMABLES Inc
Priority date: 2020-11-26
Filing date: 2020-11-26
Publication date: 2021-03-19
Anticipated expiration: 2040-11-26
Also published as: CN112518173B

Abstract

本发明提供了一种高锰耐冲击腐蚀不锈钢焊条，属于焊接材料技术领域，所述焊条包括焊芯和药皮，以质量份数计，所述药皮的原料包括：大理石：10.0‑14.0；萤石：5.0‑7.0；钛铁矿：1.0‑1.6；金属锰粉：4.0‑5.0；煅烧长石：2.0‑2.4；微碳铬铁：4.0‑6.0；金属镍粉：0.8‑1.2；钼粉：0.9‑1.3；铝镁合金：0.8‑1.2；还原铁粉：2.0‑4.0；海藻酸钠：0.7‑0.9；羧甲基纤维素钠：0.5‑0.7。焊条的熔敷金属理化性能指标能够达到耐磨钢设计要求，可满足多种耐磨钢尤其是ASTM A307钢和过渡层的堆焊要求。本发明还提供了一种高锰耐冲击腐蚀不锈钢焊条的制备方法。

Description

一种高锰耐冲击腐蚀不锈钢焊条及其制备方法

技术领域

本发明属于焊接材料制备技术领域，特别涉及一种高锰耐冲击腐蚀不锈钢焊条及其制备方法。

背景技术

耐磨钢是当今耐磨材料中用量最大的一种，广泛用于矿山机械、煤炭采运、工程机械、农业机械、建材、电力机械、铁路运输等部门。磨损是工件失效的主要形式之一，磨损造成了能源和原材料的大量消耗，在工业领域中，由于冲击腐蚀磨损、接触疲劳磨损等磨损失效方式往往产生在一些重要构件的运行中，故日益受到重视。由此可见，除了提高耐磨钢的质量外，开发配套的高锰耐冲击腐蚀耐磨不锈钢焊条，用于长时间经受高冲击物料磨损和腐蚀的耐磨工件表面修复和表面堆焊，提高工件使用寿命，以降低由于磨损造成的损失，对于国民经济建设的发展是一件具有重要意义的工作。

发明内容

为了解决耐磨钢表面修复的技术问题，本发明提供了一种高锰耐冲击腐蚀不锈钢焊条，焊条的熔敷金属理化性能指标能够达到耐磨钢设计要求，可满足多种耐磨钢尤其是ASTM A307钢和过渡层的堆焊要求。

本发明还提供了一种高锰耐冲击腐蚀不锈钢焊条的制备方法。

本发明通过以下技术方案实现：

本发明实施例提供一种高锰耐冲击腐蚀不锈钢焊条，所述焊条包括焊芯和药皮，以质量份数计，所述药皮的原料包括：

大理石：10.0-14.0；萤石：5.0-7.0；钛铁矿：1.0-1.6；金属锰粉：4.0-5.0；煅烧长石：2.0-2.4；微碳铬铁：4.0-6.0；金属镍粉：0.8-1.2；钼粉：0.9-1.3；铝镁合金：0.8-1.2；还原铁粉：2.0-4.0；海藻酸钠：0.7-0.9；羧甲基纤维素钠：0.5-0.7；

以质量分数计，所述焊条形成的熔敷金属化学成分包括：

C：0.04-0.10％；Mn：3.50-4.75％；Si：≤1.00％；Cr：19.00-21.00％；Ni：9.00-10.50％；Mo：0.50-1.50％；Cu：≤0.75％；N：≤0.10％；S：≤0.010％；P：≤0.030％；余量为Fe和不可避免杂质。

可选的，所述焊芯的化学成分以质量分数计为：

C：0.03-0.05％；Cr：20.00-22.00％；Ni：9.50-10.50％；Mo：≤0.10％；Mn：1.00-2.50％；Si：≤0.30％；Cu：≤0.30％；S：≤0.020％；P：≤0.030％；余量为Fe和不可避免杂质。

优选的，以质量份数计，所述药皮的原料包括：

大理石：10.0、萤石：7.0、钛铁矿：1.0、金属锰粉：4.0、煅烧长石：2.2、微碳铬铁：6.0、金属镍粉：0.8、钼粉：0.9、铝镁合金：1.0、还原铁粉：3.0、海藻酸钠：0.8、羧甲基纤维素钠：0.6。

优选的，以质量份数计，所述药皮的原料包括：

大理石：12.0、萤石：6.0、钛铁矿：1.3、金属锰粉：4.5、煅烧长石：2.4、微碳铬铁：5.0、金属镍粉：1.0、钼粉：1.1、铝镁合金：1.2、还原铁粉：4.0、海藻酸钠：0.8、羧甲基纤维素钠：0.6。

优选的，以质量份数计，所述药皮的原料包括：

大理石：14.0、萤石：5.0、钛铁矿：1.6、金属锰粉：5.0、煅烧长石：2.0、微碳铬铁：4.0、金属镍粉：1.2、钼粉：1.3、铝镁合金：0.8、还原铁粉：2.0、海藻酸钠：0.8、羧甲基纤维素钠：0.6。

优选的，以质量份数计，所述药皮的原料颗粒度为：

大理石：40目≥97％、萤石：40目≥97％、钛铁矿：40目≥95％、金属锰粉：40目≥98％、煅烧长石：40目≥97％、微碳铬铁：40目≥98％、金属镍粉：60目≥95％、钼粉：60目＝100％、铝镁合金：40目≥97％、还原铁粉：40目≥98％、海藻酸钠：140目≥97％、羧甲基纤维素钠：80目≥98％。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种高锰耐冲击腐蚀不锈钢焊条的制备方法，包括：

将药皮原料混合，获得第一混合料；

将粘结剂加入所述第一混合料后混合，获得第二混合料；

将所述第二混合料包裹于焊芯外部，后烘焙，获得焊条。

可选的，所述将粘结剂加入所述第一混合料后混合，获得第二混合料，具体包括：

将粘结剂加入所述第一混合料后混合，所述粘结剂加入量为所述第一混合料质量的19％-20％，获得第二混合料。

可选的，所述粘结剂为浓度37°Be～38°Be的钾钠水玻璃。

可选的，所述将所述第二混合料包裹于焊芯外部，后烘焙，获得焊条，具体包括：

将所述第二混合料包裹于焊芯外部，后依次经80-90℃烘焙4-5h、350-380℃烘焙1.5-2.0h，获得高锰耐冲击腐蚀不锈钢焊条。

本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本发明实施例提供的一种高锰耐冲击腐蚀不锈钢焊条，以现有铬镍合金不锈钢丝作为焊芯，并对焊条的药皮成分进行改进，获得的焊条熔敷金属Mn含量高，既提高了熔敷金属材料的抗拉强度和淬透性，又能提高韧性和加工性能，经冷加工或冲击后具有更高的耐磨性。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图逐一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明高锰耐冲击腐蚀不锈钢焊条的制备方法流程图。

具体实施方式

下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。

在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。

除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。

还需要说明的是，本发明中的术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

同时，本发明中的术语“第一”、“第二”等，不表示任何顺序或次数，可将这些单词解释为名称。

本发明实施例提供的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：

在耐磨钢尤其是ASTM A307钢应用领域，缺乏专门的焊条，在ASTM A307耐磨钢出现腐蚀磨损后，现有的焊条堆焊后熔敷金属各项理化指标难以满足耐磨钢要求，不利于耐磨钢的修复和持续使用。

基于此，本发明实施例提供一种高锰耐冲击腐蚀不锈钢焊条，所述焊条包括焊芯和药皮，以质量份数计，所述药皮的原料包括：

以质量分数计，所述焊条形成的熔敷金属化学成分包括：

作为一种可选的实施方式，所述焊芯的化学成分以质量分数计为：

本发明实施例焊芯采用具有上述化学成分的铬镍合金不锈钢丝，理由如下：

由于：焊接材料的成分对焊缝金属的化学成分、组织与性能有重要影响，焊缝金属合金化就是把所需的合金元素通过焊接材料焊接过渡到焊缝金属中去。而本发明为高合金钢焊条，若采用纯药皮进行全部合金元素的过渡，会导致合金元素大量烧损，焊缝金属化学成分不稳定，成本增大。

因此本发明实施例药皮和焊芯同时加入适量铁合金，焊缝金属合金化采用药皮、焊芯联合过渡，可降低合金元素烧损，提高焊缝金属化学成分稳定性，进而消除某些焊接工艺缺陷，改善焊缝金属的组织及力学性能。

作为一种可选的实施方式，以质量份数计，所述药皮的原料包括：

作为一种可选的实施方式，以质量份数计，所述药皮的原料颗粒度为：

根据本发明另一种典型的实施方式，提供一种高锰耐冲击腐蚀不锈钢焊条的制备方法，如图1所示，包括：

将药皮原料混合，获得第一混合料；

将粘结剂加入所述第一混合料后混合，获得第二混合料；

将所述第二混合料包裹于焊芯外部，后烘焙，获得焊条。

作为一种可选的实施方式，所述将粘结剂加入所述第一混合料后混合，获得第二混合料，具体包括：

将粘结剂加入所述第一混合料后混合，所述粘结剂为钾钠水玻璃，模数3.1，加入量为所述第一混合料质量的19％-20％，所述粘结剂为浓度37°Be′～38°Be′的钾钠水玻璃，获得第二混合料。

作为一种可选的实施方式，所述将所述第二混合料包裹于焊芯外部，后烘焙，获得焊条，具体包括：

大理石：该材料在焊接电弧热的作用下会分解成GaO和CO₂，是焊条制造中常用的造渣、造气材料，可使熔渣的碱度得到提高，而且还能细化熔滴、稳定电弧，并有较好的脱硫能力。

萤石：一种氟化物，在不锈钢焊条中主要调整熔渣的熔点的粘度，增加熔渣的流动性，改善脱渣性。

钛铁矿：在焊条中作脱氧剂，并有利于稳定电弧，细化熔滴，改善熔渣的物理性能。

金属锰粉：加入可起到脱硫、脱氧的作用，细化晶粒，提高焊缝强度。

煅烧长石：长石经煅烧后加入，可有效降低焊缝的氢、氧含量。而且长石还具有造渣、改善焊条压涂性能，提高药皮透气性。焊接时细化熔滴，提高焊条熔化速度。

微碳铬铁：合金剂，向焊缝过渡(渗入)铬元素，提高焊缝强度和屈服点，对焊缝耐腐蚀性具有重要作用。

金属镍粉：合金剂，向焊缝过渡(渗入)镍元素。

钼粉：向焊缝过渡(渗入)钼元素，可有效提高焊缝强度和塑韧性。

铝镁合金：脱氧、脱硫剂。

还原铁粉：焊条中加入还原铁粉，有利于提高电弧稳定性，改善焊缝成型。

海藻酸钠：改善焊条压涂性，提高药皮强度。

CMC(羧甲基纤维素钠)：提高药粉粘性，改善焊条压涂性和偏心稳定性。

本发明实施例的焊条以现有铬镍合金不锈钢丝作为焊芯，并对焊条的药皮成分进行改进，获得的焊条熔敷金属Mn含量高，既提高了熔敷金属材料的抗拉强度和淬透性，又能提高韧性和加工性能，经冷加工或冲击后具有更高的耐磨性。

下面将结合实施例、对比例及实验数据对本申请一种高锰耐冲击腐蚀不锈钢焊条及其制备方法进行详细说明。

实施例1

本实施例以铬镍合金不锈钢丝为焊芯，焊芯具体化学成分为(wt％)：C：0.04％；Cr：21.20％；Ni：10.0％；Mo：0.05％；Mn：1.74％；Si：0.13％；Cu：0.10％；S：0.0019％；P：0.021％；余量为Fe及必不可少的杂质。

取药皮，药皮原料各成分质量份数如下：大理石10.0kg、萤石7.0kg、钛铁矿1.0kg、金属锰粉4.0kg、煅烧长石2.2kg、微碳铬铁6.0kg、金属镍粉0.8kg、钼粉0.9kg、铝镁合金1.0kg、还原铁粉3.0kg、海藻酸钠0.8kg、CMC0.6kg。

将上述药皮原料搅拌混合均匀后，加入粘结剂钾钠水玻璃11.5kg混合均匀，然后送入压条机内将其包裹于焊芯上，再经80-90℃低温烘焙4小时、280-300℃高温烘焙1.5小时，即得高锰耐冲击腐蚀不锈钢焊条。

实施例2

本实施例除药皮原料成分配比不同外，焊芯和制备工艺均与实施例1相同。

本实施例中药皮原料各成分质量份数如下：大理石12.0kg、萤石6.0kg、钛铁矿1.3kg、金属锰粉4.5kg、煅烧长石2.4kg、微碳铬铁5.0kg、金属镍粉1.0kg、钼粉1.1kg、铝镁合金1.2kg、还原铁粉4.0kg、海藻酸钠0.8kg、CMCO.6kg。

实施例3

本实施例中药皮原料各成分质量份数如下：大理石14.0kg、萤石5.0kg、钛铁矿1.6kg、金属锰粉5.0kg、煅烧长石2.0kg、微碳铬铁4.0kg、金属镍粉1.2kg、钼粉1.3kg、铝镁合金0.8kg、还原铁粉2.0kg、海藻酸钠0.8kg、GMC0.6kg。

应用

将实施例1-3所得的高锰耐冲击腐蚀不锈钢焊条根据GB/T 983《不锈钢焊条》试验方法进行焊接实验，实施例1-3焊条焊接时电弧稳定，焊缝成型美观，飞溅小，脱渣好，操作性能好。

本发明实施例1-3所得的高锰耐冲击腐蚀不锈钢焊条按GB/T 983规定的方法进行熔敷金属化学成分分析，试验结果见表1。

表1熔敷金属化学成分(％)

本发明实施例1-3所得的低氢型高锰耐冲击腐蚀不锈钢焊条熔敷金属力学性能按GB/T 2652《焊缝及熔敷金属拉伸试验方法》规定的方法进行室温拉伸试验，按GB/T 2650《焊接接头冲击试验方法》规定的方法进行V型缺口20℃冲击试验，试验结果见表2。

表2熔敷金属力学性能

对比例1

本对比例除药皮不同外，焊芯成分和制备工艺均与实施例1相同。

本实施例焊芯的化学成分以质量分数计为：C：0.04％；Cr：21.20％；Ni：10.0％；Mo：0.05％；Mn：1.74％；Si：0.13％；Cu：0.10％；S：0.0019％；P：0.021％；余量为Fe及必不可少的杂质。

药皮的原料包括：大理石：11.0kg；萤石：6.0kg；钛铁矿：1.2kg；金属锰粉：1.5kg；煅烧长石：2.2kg；微碳铬铁：5.0kg；金属镍粉：0.8kg；钼粉：0kg；铝镁合金：1.0kg；还原铁粉：3.0kg；海藻酸钠：0.8kg；羧甲基纤维素钠：0.6kg；

本实施例所得焊条按GB/T 983规定的方法进行熔敷金属化学成分分析，试验结果见表3。

表3熔敷金属化学成分(％)

	C	Mn	Si	S	P	Cr	Ni	Mo	Cu	N
											对比实施例1	0.050	0.88	0.68	0.0095	0.028	19.74	9.76	0.03	0.022	0.070

本实施例所得焊条熔敷金属力学性能按GB/T 2652《焊缝及熔敷金属拉伸试验方法》规定的方法进行室温拉伸试验，按GB/T 2650《焊接接头冲击试验方法》规定的方法进行V型缺口20℃冲击试验，试验结果见表4。

表4熔敷金属力学性能

从上述表3和表4可以看出，对比例1的焊条熔敷金属化学成分Mn、Mo含量偏低，抗拉强度和冲击韧性偏低，不能用于多种耐磨钢尤其是ASTM A307钢和过渡层的堆焊要求，耐冲击腐蚀性较差。

本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少还具有如下技术效果或优点：

(1)本发明实施例提供的一种高锰耐冲击腐蚀不锈钢焊条，以现有铬镍合金不锈钢丝作为焊芯，并对焊条的药皮成分进行改进，获得的焊条熔敷金属Mn含量高，既提高了熔敷金属材料的抗拉强度和淬透性，又能提高韧性和加工性能，经冷加工或冲击后具有更高的耐磨性。

(2)本发明实施例提供的一种高锰耐冲击腐蚀不锈钢焊条的制备方法，该方法得到的焊条药皮成分均匀稳定、药皮强度优良、熔敷金属化学成分及力学性能优良且稳定。

最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种高锰耐冲击腐蚀不锈钢焊条，所述焊条包括焊芯和药皮，其特征在于，以质量份数计，所述药皮的原料包括：

以质量分数计，所述焊条形成的熔敷金属化学成分包括：

2.根据权利要求1所述的一种高锰耐冲击腐蚀不锈钢焊条，其特征在于，所述焊芯的化学成分以质量分数计为：

3.根据权利要求1所述的一种高锰耐冲击腐蚀不锈钢焊条，其特征在于，以质量份数计，所述药皮的原料包括：

4.根据权利要求1所述的一种高锰耐冲击腐蚀不锈钢焊条，其特征在于，以质量份数计，所述药皮的原料包括：

5.根据权利要求1所述的一种高锰耐冲击腐蚀不锈钢焊条，其特征在于，以质量份数计，所述药皮的原料包括：

6.根据权利要求1所述的一种高锰耐冲击腐蚀不锈钢焊条，其特征在于，以质量份数计，所述药皮的原料颗粒度为：

7.一种如权利要求1-6中任一项所述的高锰耐冲击腐蚀不锈钢焊条的制备方法，其特征在于，包括：

将药皮原料混合，获得第一混合料；

将粘结剂加入所述第一混合料后混合，获得第二混合料；

将所述第二混合料包裹于焊芯外部，后烘焙，获得焊条。

8.根据权利要求7所述的一种高锰耐冲击腐蚀不锈钢焊条及其制备方法，其特征在于，所述将粘结剂加入所述第一混合料后混合，获得第二混合料，具体包括：

9.根据权利要求7或8所述的一种高锰耐冲击腐蚀不锈钢焊条及其制备方法，其特征在于，所述粘结剂为浓度37°Be′～38°Be′的钾钠水玻璃。

10.根据权利要求7所述的一种高锰耐冲击腐蚀不锈钢焊条及其制备方法，其特征在于，所述将所述第二混合料包裹于焊芯外部，后烘焙，获得焊条，具体包括：