CN113458652A - 一种不锈钢药芯焊丝及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种不锈钢药芯焊丝及其制备方法，该不锈钢药芯焊丝包括以下组分及含量：锆英砂1‑3％、金红石19‑29％、铝钒土1‑3％、氮化铬粉1％－2％、金属铬粉7％－9％、铝粉2‑5％、钴粉3‑5％、金属锰粉3‑6％、铁粉15‑30％、冰晶石5‑8％、硅酸盐18‑25％和钼铁2‑4％，并将上述原料通过各组分的粉料分别过筛、将过筛后的粉料根据不同特性分高低温进行分开烘焙、将烘干后的各组分按照相应质量百分比配料混合和U型钢带由成型机轧制成型得到成品不锈钢药芯焊丝，该不锈钢药芯焊丝及其制备方法，具有焊缝成型美观、脱渣性好、飞溅小、全位置焊接性好等特点，且，其抗点蚀性能和抗应力腐蚀性能等同传统的Y2209一样，抗裂性能优于AF312，增加了整体实用性。
Description
技术领域
本发明涉及焊丝技术领域，具体为一种不锈钢药芯焊丝及其制备方法。
背景技术
在众多的不锈钢焊接材料中，传统的Y2209是奥氏体－铁素体双相不锈钢，室温下组织为奥氏体－铁素体,通常铁素体的体积分数不低于50%，同时具有良好的抗点蚀性能和抗应力腐蚀性能，可以用于焊超低碳不锈钢和同成分双相不锈钢。一般的奥氏体不锈钢焊接材料如A102、A202、A302等铁素体体积分数在4%－12%之间，AF312不锈钢焊材也是双相不锈钢，其铁素体体积分数在40%左右，其抗裂性最好，可以用于焊各种异种钢，包括高碳钢、高合金钢、工具钢、弹簧钢、锰合金钢、铸钢等，但抗点蚀性能和抗应力腐蚀性能不佳。
然而，高碳钢、高合金钢、工具钢、弹簧钢、锰合金钢、铸钢等钢材的可焊性很差，用相近材质的焊材焊接这些钢材容易开裂，必须高温预热然后缓冷，才能焊接，有些工况条件下没有预热条件，使这类材料焊接成了难题，这个难题用异种钢焊接才能得以解决，AF312不锈钢焊材的抗裂性很好，在焊这类材料时可以不用预热，冷焊也能解决开裂问题,很多时候称之为万能焊材，但其抗点蚀性能还不是很好，时间长了产生点蚀可能产生应力裂纹。
发明内容
本发明的目的在于提供一种不锈钢药芯焊丝及其制备方法，以解决上述背景技术中提出高碳钢、高合金钢、工具钢、弹簧钢、锰合金钢、铸钢等钢材的可焊性很差，用相近材质的焊材焊接这些钢材容易开裂，必须高温预热然后缓冷，才能焊接，有些工况条件下没有预热条件，使这类材料焊接成了难题，这个难题用异种钢焊接才能得以解决，AF312不锈钢焊材的抗裂性很好，在焊这类材料时可以不用预热，冷焊也能解决开裂问题,很多时候称之为万能焊材，但其抗点蚀性能还不是很好，时间长了产生点蚀可能产生应力裂纹的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种不锈钢药芯焊丝及其制备方法，该不锈钢药芯焊丝包括以下组分及含量：锆英砂1-3%、金红石19-29%、铝钒土1-3%、氮化铬粉1%－2%、金属铬粉7%－9%、铝粉2-5%、钴粉3-5%、金属锰粉 3-6%、铁粉15-30%、冰晶石5-8%、硅酸盐18-25%和钼铁2-4%。
优选的，所述锆英砂、金红石、铝钒土、氮化铬粉、金属铬粉、铝粉、钴粉、金属锰粉、铁粉、冰晶石、硅酸盐和钼铁的总含量相加为100%。
优选的，所述金红石的化学成分及质量百分比为TiO2≥98%，S≤0.03%，P≤0.03%。
优选的，所述钴粉的化学成分及质量百分比为Co≥99.6%, Pb≤0.01，C≤0.03。
优选的，该药芯焊丝加工步骤如下：
步骤一：各组分的粉料分别过筛，将锆英砂、金红石、铝钒土、氮化铬粉、金属铬粉、铝粉、钴粉、金属锰粉、铁粉、冰晶石、硅酸盐和钼铁放入振动筛内部进行筛选，保证筛选后的原料组分为锆英砂1-3%、金红石19-29%、铝钒土1-3%、氮化铬粉1%－2%、金属铬粉7%－9%、铝粉2-5%、钴粉3-5%、金属锰粉 3-6%、铁粉15-30%、冰晶石5-8%、硅酸盐18-25%和钼铁2-4%；
步骤二：将过筛后的粉料根据不同特性分高低温进行分开烘焙，将锆英砂、金红石、铝钒土、氮化铬粉、金属铬粉、铝粉、钴粉、金属锰粉、铁粉、冰晶石、硅酸盐和钼铁放入烘干机内部进行烘干，保证整体内部不含有水分，并防止整体内部产生结块的情况，且保证烘干过后锆英砂、金红石、铝钒土、氮化铬粉、金属铬粉、铝粉、钴粉、金属锰粉、铁粉、冰晶石、硅酸盐和钼铁总含量相加为100%；
步骤三：将烘干后的各组分按照相应质量百分比配料混合，将锆英砂1-3%、金红石19-29%、铝钒土1-3%、氮化铬粉1%－2%、金属铬粉7%－9%、铝粉2-5%、钴粉3-5%、金属锰粉 3-6%、铁粉15-30%、冰晶石5-8%、硅酸盐18-25%和钼铁2-4%放入搅拌罐内部进行搅拌混合，保证整体充分的混合，使用150-250 rpm的搅拌速度搅拌搅拌5-10分钟，直至整体内部的粉末完全混合，将混合后的粉末经过振动筛进行二次筛选，并将筛选后的粉末放入保温桶内部进行保温储存，保持保温桶内部25度的温度进行保存；
步骤四：往混合后的物料放入U型钢带由成型机轧制成型，并对成型后的物料进行拉拔，保证成型后的物料达到尺寸要求，并将尺寸达到要求的物料进行清洗烘干，方便整体进行后续操作，并对尺寸达到要求的工件进行层绕，从而得到成型的不锈钢药芯焊丝。
本发明的有益效果是：该不锈钢药芯焊丝及其制备方法，为得到铁素体的体积分数约45%的奥氏体－铁素体双相组织，并且使之具有极为突出的耐应力腐蚀和点蚀的性能，配方组分中铁粉的加入量与金属铬、氮化铬、钴粉、钼铁的配比的确定是成功的关键，钴能够和铁形成连续固溶体，氮、钼使焊缝具有更好的耐腐蚀性能，钼还有提高钢材强度和韧性的作用，铬本身就是所有不锈钢材料的重要组成成分，且为了得到铁素体和奥氏体两种组织的焊缝和良好的工艺性能，首生要解决的是焊缝中的气孔问题，不锈钢药芯焊丝的气孔都是氢气孔，本发明解决气孔问题是从原材料和烘干工艺两方面入手解决的，药芯中的矿物材料一般都含有大量结晶水，结晶水要经过800到1100℃才能脱掉水，产生氢孔的原因是水分在冶金反应中产生的氢没有及时逸出，通过控制焊丝中水分的量解决了气孔问题，接着为了具备较好的抗裂性和耐应力腐蚀、耐点蚀性能，在本焊丝配方中加入了合适比例的多种金属粉，使用该制备方法得到的不锈钢药芯焊丝具有焊缝成型美观、脱渣性好、飞溅小、全位置焊接性好等特点，且使用该制备方法得到的不锈钢药芯焊丝，铁素体的体积分数约45%，其抗点蚀性能和抗应力腐蚀性能等同传统的Y2209一样，抗裂性能优于AF312，增加了整体实用性。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明公开了一种不锈钢药芯焊丝及其制备方法，该不锈钢药芯焊丝包括以下组分及含量：锆英砂1-3%、金红石19-29%、铝钒土1-3%、氮化铬粉1%－2%、金属铬粉7%－9%、铝粉2-5%、钴粉3-5%、金属锰粉 3-6%、铁粉15-30%、冰晶石5-8%、硅酸盐18-25%和钼铁2-4%。
进一步的，所述锆英砂、金红石、铝钒土、氮化铬粉、金属铬粉、铝粉、钴粉、金属锰粉、铁粉、冰晶石、硅酸盐和钼铁的总含量相加为100%，整体相加等于100%的锆英砂、金红石、铝钒土、氮化铬粉、金属铬粉、铝粉、钴粉、金属锰粉、铁粉、冰晶石、硅酸盐和钼铁整体混合后保证整体的抗点蚀性能和抗应力腐蚀性能保持良好，且保证整体具有焊缝成型美观、脱渣性好、飞溅小、全位置焊接性好的特点。
进一步的，所述金红石的化学成分及质量百分比为TiO2≥98%，S≤0.03%，P≤0.03%，保证整体良好的成型效果，从而增加了整体的实用性。
进一步的，所述钴粉的化学成分及质量百分比为Co≥99.6%, Pb≤0.01，C≤0.03，钴能够和铁形成连续固溶体，氮、钼使焊缝具有更好的耐腐蚀性能，钼还有提高钢材强度和韧性的作用，铬本身就是所有不锈钢材料的重要组成成分。
实施例一
步骤一：各组分的粉料分别过筛，将锆英砂、金红石、铝钒土、氮化铬粉、金属铬粉、铝粉、钴粉、金属锰粉、铁粉、冰晶石、硅酸盐和钼铁放入振动筛内部进行筛选，保证筛选后的原料组分为锆英砂1%、金红石22%、铝钒土2%、氮化铬粉1.5%、金属铬粉7%、铝粉3%、钴粉4%、金属锰粉4.5%、铁粉25%、冰晶石6%、硅酸盐20%和钼铁2%；
步骤二：将过筛后的粉料根据不同特性分高低温进行分开烘焙，将锆英砂、金红石、铝钒土、氮化铬粉、金属铬粉、铝粉、钴粉、金属锰粉、铁粉、冰晶石、硅酸盐和钼铁放入烘干机内部进行烘干，保证整体内部不含有水分，并防止整体内部产生结块的情况，且保证烘干过后锆英砂、金红石、铝钒土、氮化铬粉、金属铬粉、铝粉、钴粉、金属锰粉、铁粉、冰晶石、硅酸盐和钼铁总含量相加为100%；
步骤三：将烘干后的各组分按照相应质量百分比配料混合，将锆英砂1%、金红石22%、铝钒土2%、氮化铬粉1.5%、金属铬粉7%、铝粉3%、钴粉4%、金属锰粉4.5%、铁粉25%、冰晶石6%、硅酸盐20%和钼铁2%放入搅拌罐内部进行搅拌混合，保证整体充分的混合，使用150-250 rpm的搅拌速度搅拌搅拌5-10分钟，直至整体内部的粉末完全混合，将混合后的粉末经过振动筛进行二次筛选，并将筛选后的粉末放入保温桶内部进行保温储存，保持保温桶内部25度的温度进行保存；
步骤四：往混合后的物料放入U型钢带由成型机轧制成型，并对成型后的物料进行拉拔，保证成型后的物料达到尺寸要求，并将尺寸达到要求的物料进行清洗烘干，方便整体进行后续操作，并对尺寸达到要求的工件进行层绕，从而得到成型的不锈钢药芯焊丝；
采用本实施例制备得到的不锈钢药芯焊丝焊接，并测得焊缝组织的物理性能以及美观程度列于表1中
实施例二
步骤一：各组分的粉料分别过筛，将锆英砂、金红石、铝钒土、氮化铬粉、金属铬粉、铝粉、钴粉、金属锰粉、铁粉、冰晶石、硅酸盐和钼铁放入振动筛内部进行筛选，保证筛选后的原料组分为锆英砂2%、金红石23%、铝钒土2%、氮化铬粉1%、金属铬粉8%、铝粉3%、钴粉4%、金属锰粉4%、铁粉24%、冰晶石7%、硅酸盐20%和钼铁2%；
步骤二：将过筛后的粉料根据不同特性分高低温进行分开烘焙，将锆英砂、金红石、铝钒土、氮化铬粉、金属铬粉、铝粉、钴粉、金属锰粉、铁粉、冰晶石、硅酸盐和钼铁放入烘干机内部进行烘干，保证整体内部不含有水分，并防止整体内部产生结块的情况，且保证烘干过后锆英砂、金红石、铝钒土、氮化铬粉、金属铬粉、铝粉、钴粉、金属锰粉、铁粉、冰晶石、硅酸盐和钼铁总含量相加为100%；
步骤三：将烘干后的各组分按照相应质量百分比配料混合，将锆英砂2%、金红石23%、铝钒土2%、氮化铬粉1%、金属铬粉8%、铝粉3%、钴粉4%、金属锰粉4%、铁粉24%、冰晶石7%、硅酸盐20%和钼铁2%放入搅拌罐内部进行搅拌混合，保证整体充分的混合，使用150-250rpm的搅拌速度搅拌搅拌5-10分钟，直至整体内部的粉末完全混合，将混合后的粉末经过振动筛进行二次筛选，并将筛选后的粉末放入保温桶内部进行保温储存，保持保温桶内部25度的温度进行保存；
步骤四：往混合后的物料放入U型钢带由成型机轧制成型，并对成型后的物料进行拉拔，保证成型后的物料达到尺寸要求，并将尺寸达到要求的物料进行清洗烘干，方便整体进行后续操作，并对尺寸达到要求的工件进行层绕，从而得到成型的不锈钢药芯焊丝；
采用本实施例制备得到的不锈钢药芯焊丝焊接，并测得焊缝组织的物理性能以及美观程度列于表1中；
对比例一
步骤一：各组分的粉料分别过筛，将锆英砂、金红石、铝钒土、氮化铬粉、金属铬粉、铝粉、钴粉、金属锰粉、铁粉、冰晶石、硅酸盐和钼铁放入振动筛内部进行筛选，保证筛选后的原料组分为锆英砂2.5%、金红石27%、铝钒土3%、氮化铬粉1、金属铬粉8%、铝粉2.5%、金属锰粉5%、铁粉19%、冰晶石2%、硅酸盐24%和钼铁3%；
步骤二：将过筛后的粉料根据不同特性分高低温进行分开烘焙，将锆英砂、金红石、铝钒土、氮化铬粉、金属铬粉、铝粉、钴粉、金属锰粉、铁粉、冰晶石、硅酸盐和钼铁放入烘干机内部进行烘干，保证整体内部不含有水分，并防止整体内部产生结块的情况，且保证烘干过后锆英砂、金红石、铝钒土、氮化铬粉、金属铬粉、铝粉、钴粉、金属锰粉、铁粉、冰晶石、硅酸盐和钼铁总含量相加为100%；
步骤三：将烘干后的各组分按照相应质量百分比配料混合，将锆英砂1%、金红石22%、铝钒土2%、氮化铬粉1.5%、金属铬粉7%、铝粉3%、钴粉4%、金属锰粉4.5%、铁粉25%、冰晶石6%、硅酸盐20%和钼铁2%放入搅拌罐内部进行搅拌混合，保证整体充分的混合，使用150-250 rpm的搅拌速度搅拌搅拌5-10分钟，直至整体内部的粉末完全混合，将混合后的粉末经过振动筛进行二次筛选，并将筛选后的粉末放入保温桶内部进行保温储存，保持保温桶内部25度的温度进行保存；
步骤四：往混合后的物料放入U型钢带由成型机轧制成型，并对成型后的物料进行拉拔，保证成型后的物料达到尺寸要求，并将尺寸达到要求的物料进行清洗烘干，方便整体进行后续操作，并对尺寸达到要求的工件进行层绕，从而得到成型的不锈钢药芯焊丝；
采用本实施例制备得到的不锈钢药芯焊丝焊接，并测得焊缝组织的物理性能以及美观程度列于表1中。
表1
| 抗拉强度 Rm(MPa) | 伸长率A(％) | 脱渣性 | 焊缝美观程度 | |
| 实施例一 | 820 | 29 | 好 | 美观 |
| 实施例二 | 840 | 28 | 好 | 美观 |
| 对比例一 | 720 | 21 | 一般 | 一般 |
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (5)
1.一种不锈钢药芯焊丝及其制备方法，其特征在于：该不锈钢药芯焊丝包括以下组分及含量：锆英砂1-3%、金红石19-29%、铝钒土1-3%、氮化铬粉1%－2%、金属铬粉7%－9%、铝粉2-5%、钴粉3-5%、金属锰粉 3-6%、铁粉15-30%、冰晶石5-8%、硅酸盐18-25%和钼铁2-4%。
2.根据权利要求1所述的一种不锈钢药芯焊丝及其制备方法，其特征在于：所述锆英砂、金红石、铝钒土、氮化铬粉、金属铬粉、铝粉、钴粉、金属锰粉、铁粉、冰晶石、硅酸盐和钼铁的总含量相加为100%。
3.根据权利要求1所述的一种不锈钢药芯焊丝及其制备方法，其特征在于：所述金红石的化学成分及质量百分比为TiO2≥98%，S≤0.03%，P≤0.03%。
4.根据权利要求1所述的一种不锈钢药芯焊丝及其制备方法，其特征在于：所述钴粉的化学成分及质量百分比为Co≥99.6%, Pb≤0.01，C≤0.03。
5.根据权利要求1-4所述的一种不锈钢药芯焊丝及其制备方法，其特征在于：该药芯焊丝加工步骤如下：
步骤一：各组分的粉料分别过筛，将锆英砂、金红石、铝钒土、氮化铬粉、金属铬粉、铝粉、钴粉、金属锰粉、铁粉、冰晶石、硅酸盐和钼铁放入振动筛内部进行筛选，保证筛选后的原料组分为锆英砂1-3%、金红石19-29%、铝钒土1-3%、氮化铬粉1%－2%、金属铬粉7%－9%、铝粉2-5%、钴粉3-5%、金属锰粉 3-6%、铁粉15-30%、冰晶石5-8%、硅酸盐18-25%和钼铁2-4%；
步骤二：将过筛后的粉料根据不同特性分高低温进行分开烘焙，将锆英砂、金红石、铝钒土、氮化铬粉、金属铬粉、铝粉、钴粉、金属锰粉、铁粉、冰晶石、硅酸盐和钼铁放入烘干机内部进行烘干，保证整体内部不含有水分，并防止整体内部产生结块的情况，且保证烘干过后锆英砂、金红石、铝钒土、氮化铬粉、金属铬粉、铝粉、钴粉、金属锰粉、铁粉、冰晶石、硅酸盐和钼铁总含量相加为100%；
步骤三：将烘干后的各组分按照相应质量百分比配料混合，将锆英砂1-3%、金红石19-29%、铝钒土1-3%、氮化铬粉1%－2%、金属铬粉7%－9%、铝粉2-5%、钴粉3-5%、金属锰粉 3-6%、铁粉15-30%、冰晶石5-8%、硅酸盐18-25%和钼铁2-4%放入搅拌罐内部进行搅拌混合，保证整体充分的混合，使用150-250 rpm的搅拌速度搅拌搅拌5-10分钟，直至整体内部的粉末完全混合，将混合后的粉末经过振动筛进行二次筛选，并将筛选后的粉末放入保温桶内部进行保温储存，保持保温桶内部25度的温度进行保存；
步骤四：往混合后的物料放入U型钢带由成型机轧制成型，并对成型后的物料进行拉拔，保证成型后的物料达到尺寸要求，并将尺寸达到要求的物料进行清洗烘干，方便整体进行后续操作，并对尺寸达到要求的工件进行层绕，从而得到成型的不锈钢药芯焊丝。
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