CN112809243A - 一种NiCrMo-3镍基焊丝及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种NiCrMo‑3镍基焊丝及其制备方法和应用，属于焊接材料技术领域。以质量百分含量计，本发明的NiCrMo‑3镍基焊丝包括C≤0.01％，Mn≤0.10％，Fe≤0.20％，P≤0.01％，S≤0.005％，Si≤0.20％，Cu≤0.20％，Cr20.5～23.0％，Nb3.40～4.20％，Mo8.50～10.0％，Al0.20～0.50％，Ti0.20～0.60％，Ta0.2～0.4％，Ni余量。本发明向焊丝中添加适量的微量元素Al、Ti和Ta，使得焊接时熔覆金属具有良好的流动性，形成的焊缝宽而平整，减少了焊材消耗，省去了后续的机加工步骤。
Description
技术领域
本发明涉及焊接材料技术领域，尤其涉及一种NiCrMo-3镍基焊丝及其制备方法和应用。
背景技术
采用镍基合金在不锈钢基材表面进行堆焊，使得形成的堆焊层在持续高温、耐腐蚀介质环境下仍能满足使用要求。
其中，NiCrMo-3镍基焊丝为不锈钢表面堆焊常用的镍基合金，现有NiCrMo-3镍基焊丝焊接后形成的焊缝较高，后续需要对焊件进一步机加工，使得材料的利用率较低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种NiCrMo-3镍基焊丝及其制备方法和应用，将本发明的NiCrMo-3镍基焊丝用于不锈钢的表面堆焊，形成的焊缝平整，后续无需进行机加工。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种NiCrMo-3镍基焊丝，以质量百分含量计，包括C≤0.01％，Mn≤0.10％，Fe≤0.20％，P≤0.01％，S≤0.005％，Si≤0.20％，Cu≤0.20％，Cr 20.5～23.0％，Nb 3.40～4.20％，Mo 8.50～10.0％，Al 0.20～0.50％，Ti 0.20～0.60％，Ta 0.2～0.4％，Ni余量。
本发明提供了上述方案所述NiCrMo-3镍基焊丝的制备方法，包括以下步骤：
对应上述方案所述NiCrMo-3镍基焊丝的组成进行配料；
将各原料进行真空冶炼和电渣重熔，得到坯锭；
将所述坯锭轧制成盘条；
将所述盘条进行回火处理，得到回火盘条；
将所述回火盘条进行拉拔，得到NiCrMo-3镍基焊丝。
优选的，所述回火处理的温度为1100～1150℃。
优选的，所述回火处理的保温时间为4～5小时，所述回火处理在空气氛围下进行。
优选的，所述拉拔过程中还包括进行1～3次在线热处理。
优选的，所述在线热处理的温度为1020～1050℃。
优选的，所述在线热处理的保温时间为50～150s。
优选的，所述在线热处理在空气氛围下进行。
优选的，所述NiCrMo-3镍基焊丝的直径为0.8～1.2mm。
本发明提供了上述方案所述NiCrMo-3镍基焊丝或上述方案所述制备方法制备得到的NiCrMo-3镍基焊丝在焊接不锈钢中的应用。
本发明提供了一种NiCrMo-3镍基焊丝，以质量百分含量计，包括C≤0.01％，Mn≤0.10％，Fe≤0.20％，P≤0.01％，S≤0.005％，Si≤0.20％，Cu≤0.20％，Cr 20.5～23.0％，Nb 3.40～4.20％，Mo 8.50～10.0％，Al 0.20～0.50％，Ti 0.20～0.60％，Ta 0.2～0.4％，Ni余量。本发明向焊丝中添加适量的微量元素Al、Ti和Ta，使得焊接时熔覆金属具有良好的流动性，形成的焊缝宽而平整，减少了焊材消耗，省去了后续的机加工步骤。
此外，Ta的加入还有利于提高焊丝的延展性，从而有利于通过拉拔制备无裂纹的焊丝。
本发明的焊丝C、Mn、Fe、P、S、Si和Cu作为杂质元素，含量较低，有利于提高镍基焊丝的抗腐蚀性。
附图说明
图1为采用实施例1和对比例1的焊丝形成的焊道外观照片。
具体实施方式
本发明提供了一种NiCrMo-3镍基焊丝，以质量百分含量计，包括C≤0.01％，Mn≤0.10％，Fe≤0.20％，P≤0.01％，S≤0.005％，Si≤0.20％，Cu≤0.20％，Cr 20.5～23.0％，Nb 3.40～4.20％，Mo 8.50～10.0％，Al 0.20～0.50％，Ti 0.20～0.60％，Ta 0.2～0.4％，Ni余量。
以质量百分含量计，本发明提供的NiCrMo-3镍基焊丝包括C≤0.01％，优选≤0.008％。在本发明的实施例中，具体为0.0071％。
以质量百分含量计，本发明提供的NiCrMo-3镍基焊丝包括Mn≤0.10％，优选≤0.008％。在本发明的实施例中，具体为0.005％。
以质量百分含量计，本发明提供的NiCrMo-3镍基焊丝包括Fe≤0.20％，优选≤0.10％。在本发明的实施例中，具体为0.067％。
以质量百分含量计，本发明提供的NiCrMo-3镍基焊丝包括P≤0.01％，优选≤0.005％。在本发明的实施例中，具体为0.005％。
以质量百分含量计，本发明提供的NiCrMo-3镍基焊丝包括S≤0.005％，优选为小于0.003％。
以质量百分含量计，本发明提供的NiCrMo-3镍基焊丝包括Si≤0.20％，优选为≤0.10％，更优选为≤0.05％。在本发明的实施例中，具体为0.037％。
以质量百分含量计，本发明提供的NiCrMo-3镍基焊丝包括Cu≤0.20％，优选≤0.1％。在本发明的实施例中，具体为0.017％。
以质量百分含量计，本发明提供的NiCrMo-3镍基焊丝包括Cr20.5～23.0％，优选为21.0～22.5％，更优选为21.5～22.0％。在本发明中，所述Cr的作用是增强熔覆金属的耐腐蚀性能。
以质量百分含量计，本发明提供的NiCrMo-3镍基焊丝包括Nb3.40～4.20％，优选为3.6～4.0％，更优选为3.70～3.90％。在本发明中，所述Nb的作用是提高熔敷金属的抗晶间腐蚀能力。
以质量百分含量计，本发明提供的NiCrMo-3镍基焊丝包括Mo8.50～10.0％，优选为8.8～9.6％，更优选为9.0～9.3％。在本发明中，所述Mo的作用是提高熔覆金属的高温蠕变强度。
以质量百分含量计，本发明提供的NiCrMo-3镍基焊丝包括Al0.20～0.50％，优选为0.23～0.45％，更优选为030～0.40％。在本发明的实施例中，所述Al的含量为0.23％。
以质量百分含量计，本发明提供的NiCrMo-3镍基焊丝包括Ti0.20～0.60％，优选为0.3～0.5％，更优选为0.35～0.45％。在本发明的实施例中，所述Ti的含量为0.33％。
以质量百分含量计，本发明提供的NiCrMo-3镍基焊丝包括Ta 0.2～0.4％，优选为0.25～0.35％，更优选为0.28～0.31％。在本发明的实施例中，所述Ta的含量为0.21％。
本发明提供的NiCrMo-3镍基焊丝HIA包括余量的Ni。
本发明向焊丝中添加适量的微量元素Al、Ti和Ta，使得焊接时熔覆金属具有良好的流动性，形成的焊缝宽而平整，省去了后续的机加工步骤。此外，Ta的加入还有利于提高焊丝的延展性，从而有利于通过拉拔制备无裂纹的焊丝。
本发明提供了上述方案所述NiCrMo-3镍基焊丝的制备方法，包括以下步骤：
对应上述方案所述NiCrMo-3镍基焊丝的组成进行配料；
将各原料进行真空冶炼和电渣重熔，得到坯锭；
将所述坯锭轧制成盘条；
将所述盘条进行回火处理，得到回火盘条；
将所述回火盘条进行拉拔，得到NiCrMo-3镍基焊丝。
本发明对应上述方案所述NiCrMo-3镍基焊丝的组成进行配料。本发明对所述配料的过程没有特殊要求，采用本领域熟知的配料过程即可。
完成所述配料后，本发明将各原料进行真空冶炼和电渣重熔，得到坯锭。
本发明对所述真空冶炼和电渣重熔的过程没有特殊要求，采用本领域熟知的真空冶炼和电渣重熔过程即可。
得到坯锭后，本发明将所述坯锭轧制成盘条。本发明对所述轧制的过程没有特殊要求，采用本领域熟知的轧制过程即可。本发明对所述盘条的直径没有特殊要求，本领域熟知的盘条直径均可。在本发明的实施例中，所述盘条的直径为6.5mm。
得到盘条后，本发明将所述盘条进行回火处理，得到回火盘条。在本发明中，所述回火处理的温度优选为1100～1150℃，更优选为1110～1140℃。在本发明中，所述回火处理的保温时间优选为4～5小时，更优选为4.5小时。在本发明中，所述回火处理优选在空气氛围下进行。本发明利用回火处理，以利于焊丝的加工。
得到回火盘条后，本发明将所述回火盘条进行拉拔，得到NiCrMo-3镍基焊丝。
本发明优选在拉拔过程中进行1～3次在线热处理。在本发明中，所述在线热处理的温度优选为1020～1050℃，更优选为1030～1040℃；保温时间优选为50～150s。本发明优选根据拉拔后线材的直径进一步确定在线热处理的保温时间。在本发明中，当拉拔后的线材直径为2.8～4.8mm时，所述在线热处理的保温时间优选为90～150s，更优选为100～140s，进一步优选为110～130s；当拉拔后的线材直径为1.2～2.8mm时，所述在线热处理的保温时间优选为50～90s，更优选为60～80s。本发明优选在空气氛围下进行在线热处理。
本发明优选将盘条拉拔至4.2mm和1.5mm时分别进行一次在线热处理；或者拉拔至4.5mm时进行一次在线热处理；或者拉拔至1.5mm时进行一次在线热处理。本发明通过在线热处理有利于进行减径拉拔，防止在拉拔过程中焊丝出现断裂或裂纹。
在本发明中，所述焊丝的直径优选为0.8～1.2mm，更优选为0.8mm、1.0mm或1.2mm。
在本发明中，当所述盘条的直径为6.5mm时，所述拉拔过程中的直径变化优选包括：6.5mm→5.2mm→4.8mm→4.5mm→3.6mm→2.5mm→1.9mm→1.5mm→1.2mm。当拉拔减径至1.2mm后，本发明优选根据NiCrMo-3镍基焊丝的目标直径决定是否继续进行拉拔。在本发明中，所述NiCrMo-3镍基焊丝的直径小于1.2mm时，本发明优选直接由1.2mm继续拉拔至目标直径。
本发明提供了上述方案所述NiCrMo-3镍基焊丝或上述方案所述制备方法制备得到的NiCrMo-3镍基焊丝在焊接不锈钢中的应用。
本发明对所述不锈钢没有特殊的要求，本领域熟知的不锈钢均可。在本发明中，所述焊接优选为双脉冲纯Ar(纯度≥99.8％)气体保护焊，电流优选150～160A，电压优选为17～18V。
下面结合实施例对本发明提供的NiCrMo-3镍基焊丝及其制备方法和应用进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
镍基焊丝的成分如表1所示。
对应表1的组成进行配料；将各原料进行真空冶炼和电渣重熔，得到坯锭；将所述坯锭轧制成盘条，盘条直径为6.5mm；将所述盘条在1120±20℃保温270±20min进行回火处理，得到回火盘条；将所述盘条进行6.5mm→5.2mm→4.8mm→4.5mm四道次拉拔，然后将4.5mm的线材在1020～1050℃进行在线热处理125～130s，将经过热处理后的线材依次经4.5mm→3.6mm→2.5mm→1.9mm→1.5mm四道次拉拔，然后将1.5mm线材在1020～1050℃进行在线热处理60～65s，将经过热处理后的线材进行拉拔，最终得到直径为1.2mm的焊丝，记为1#。
实施例2～3
与实施例1的不同之处在于焊丝的组成，具体组成见表1，依次编号为2#和3#。
对比例1
与实施例1的不同之处在于焊丝的组成，具体组成见表1，得到的焊丝记为1’#。
表1实施例和对比例的焊丝组成(质量百分比％，余量为Ni，未列出)
性能测试：
将实施例1～3及对比例1的焊丝进行不锈钢的表面堆焊，焊接条件为：双脉冲纯Ar(纯度≥99.8％)气体保护焊，电流150～160A，电压为17～18V。焊接后的焊缝分别如图1所示。图1中，右侧两道呈金黄色焊道为采用本发明实施例1的焊丝形成的焊道，左侧两道焊道为采用对比例1焊丝形成的焊道，由图1可知，本发明通过向焊丝中添加适量的微量元素Al、Ti和Ta，使得焊接时熔覆金属具有良好的流动性，形成的焊缝宽而平整，而现有焊丝形成的焊缝平整度较差。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种NiCrMo-3镍基焊丝，其特征在于，以质量百分含量计，包括C≤0.01％，Mn≤0.10％，Fe≤0.20％，P≤0.01％，S≤0.005％，Si≤0.20％，Cu≤0.20％，Cr 20.5～23.0％，Nb 3.40～4.20％，Mo 8.50～10.0％，Al 0.20～0.50％，Ti0.20～0.60％，Ta 0.2～0.4％，Ni余量。
2.权利要求1所述NiCrMo-3镍基焊丝的制备方法，包括以下步骤：
对应权利要求1所述NiCrMo-3镍基焊丝的组成进行配料；
将各原料进行真空冶炼和电渣重熔，得到坯锭；
将所述坯锭轧制成盘条；
将所述盘条进行回火处理，得到回火盘条；
将所述回火盘条进行拉拔，得到NiCrMo-3镍基焊丝。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述回火处理的温度为1100～1150℃。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述回火处理的保温时间为4～5小时，所述回火处理在空气氛围下进行。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述拉拔过程中还包括进行1～3次在线热处理。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述在线热处理的温度为1020～1050℃。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述在线热处理的保温时间为50～150s。
8.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于，所述在线热处理在空气氛围下进行。
9.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述NiCrMo-3镍基焊丝的直径为0.8～1.2mm。
10.权利要求1所述NiCrMo-3镍基焊丝或权利要求2～9任一项所述制备方法制备得到的NiCrMo-3镍基焊丝在焊接不锈钢中的应用。
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