专利名称：一种不锈钢焊丝的制作方法
技术领域：
本发明涉及焊接材料和エ艺，特别是涉及适合用于锅炉能源、水利发电、石油、化エ、造船等领域不锈钢焊接的不锈钢焊丝。
背景技术：
CN101412160A公开了ー种Super304H不锈钢焊接用钨极氩弧焊丝，所述的焊丝的化学成分及其含量为，以质量百分比表示c :0. 06-0. 10%, Si :0. 18-0. 25 %, Mn O. 72-2. 5%, S 0. 004-0. 008 %、P :0. 008-0. 009 Cr 16. 6-20. 5%,Ni 8. 8-16. I %, Cu 2. 5-3. 3%, Mo 0. 0-1. 21 %、Nb :0. 29-0. 58%, N 0. 08-0. 19%, B 0. 00-0. 008%，余量为Fe。
CN101495662A公开了ー种奥氏体系不锈钢焊接接头以及奥氏体系不锈钢焊接材料。所述焊接材料，以质量％计含有c :0. 05-0. 25%, Si :2%以下、Mn :0. 01-3%, P O. 05-0. 5%, S 0. 03% 以下、Cr :15-30%, Ni :6-55%, sol. Al :0. 001-0. 1% 以及 N:0. 03%以下，其余合金成份中与本专利相近的ー组为Cu :3%以下、Mo :5%以下以及W :10%以下且Mo+ (W/2)为 5% 以下、B 0. 03% 以下、V 1. 5% 以下、Nb 1. 5% 以下、Ti :2% 以下、Ta :8% 以下、Zr :1%以下、Hf :1%以下以及Co :5%以下的I种或2种以上，余量为Fe。上述四种焊丝由于采用的冶金原理不同，因此合金元素匹配以及作用不尽相同。与其余三种焊丝相比，本材料主要通过增加Mn、Cu等元素以及元素之间的匹配能达到或者超过类似产品的性能指标，例如抗拉强度和高温力学性能。本发明的力学性能指标见表2。另外，通过降低Ni元素的含量和严格控制S、P从而提高了焊丝抗热裂能力，达到优良的エ艺性能。目前焊接超级奥氏体不锈钢30432管的ERNiCrMo_3焊丝含有大量昂贵的金属Ni，用户的使用成本较高。
发明内容
本发明的目的在于提供ー种不锈钢焊丝。本发明的焊接材料成分体系与母材成分基本一致，但是增加Mn提高抗拉强度，増加了 Ni、Cu提高了焊接接头的高温性能，降低S、P以提高该焊接材料的焊接性能。试验结果表明，同已有标准相比，本发明焊接材料具有更高的焊缝金属抗拉强度和高温力学性能。为实现上述目的，本发明的奥氏体不锈钢焊丝及其盘条，其化学成分(质量％)为C 0-0. 10%, Mn 3-4%, Si :0. 1-0. 4%, Cr :17-20%, Cu :2. 5-4. 0%, Ni :15-18%, Mo O. 5-1. 0%, Nb 0. 5-1. 0%, N :0. 15-0. 25%, S :0-0. 010%, P :0-0. 01%，余者为 Fe,以及其他不可避免的杂质元素。优选地，C:0· 08-0. 10 %, Cr 17-19 %, Cu 2. 5-3. 5 %，Ni :15-17 %, Si O. 25-0. 35%, Nb :0. 55-0. 9%, Mo 0. 6-0. 9%, N 0. 15-0. 20%。上述成分的焊丝在焊接时，保证6-15kJ/cm的热输入前提下，采用小电流大焊速，控制层间温度在100°c以下。基于本发明焊丝提出一种不锈钢焊接材料的焊接エ艺。该焊材焊接金相为奥氏体，随着材料合金成份的增加和強度等级的提高，焊接エ艺会对焊接接头的性能有很大的影响，例如焊接热裂纹，高温拉伸性能等。为了更方便的使用本发明焊丝，特提出一种焊接エ艺，在本焊接エ艺下，不用焊前预热与焊后热处理，可保证焊缝不会产生热裂纹，焊接接头力学性能优良。本发明采用Fe-Cr-Ni合金系统，在严格控制S、P元素含量的基础上，适当加入少量的Cu、Nb、Mo等元素。本发明焊接材料的组织为奥氏体+少量铁素体组织。C :为了达到高強度等级，一定量C元素是必不可少的，但是不能太多，否则严重损伤熔敷金属的韧性和析出碳化铬造成晶间腐蚀，因此，碳含量控制在0. 10%以下。优选地， 碳含量为0. 08-0. 10%。Cr :为保证焊缝金属具有一定的抗腐蚀性能加入一定量的Cr元素；过高或者过低都不能达到很好的强韧性匹配，因此，本发明中控制铬含量为17-20 %。优选地，本发明中铬含量为17-19%。Cu :Cu元素在高温条件下可以形成细微相析出，并可以显著提高蠕变断裂強度，但是会降低断裂塑性。因此，Cu含量为2. 5-4%。优选地，本发明中Cu含量为2. 5-3. 5%。Ni :为了保证其熔敷金属具有一定的塑韧性，并且提高高温性能，加入一定含量的Ni，适宜加入量为15-18%。优选地，本发明中镍含量为15-17%。Mn :适当的Mn也是熔敷金属具有一定强度的保证，同时Mn可以防止在全奥氏体焊缝中的热裂纹和提高N的溶解度，因此，本发明控制Mn含量为3-4%。Si :适量的Si，一方面有助于熔池阶段熔池的流动性得到改善，另ー方面也有助干与氧结合形成夹渣物上浮，从而降低熔池中氧的含量。本发明中控制硅含量为0. 1-0. 4%，优选地为 0. 25-0. 35%。Nb :适当的Nb可以形成铌的碳氮化物，既提高材料抗晶间腐蚀的能力，又可以提高焊缝的塑性和持久強度。本发明中控制Nb含量为0. 5-1. 0%，优选地为0. 55-0. 9%。Mo :适当的Mo可以促进在奥氏体焊缝中形成少量的铁素体，从而减少焊缝的热裂纹倾向。本发明中控制Mo含量为0. 5-1. 0 %，优选地为0. 6-0. 9 %。N:加入适当的N可以生成含N析出物，对强度有贡献。本发明中控制N含量为0. 15-0. 25%，优选地为 0. 15-0. 20%。本发明不锈钢焊丝按照传统的生产方法制备。如焊丝制备エ艺流程为真空炉冶炼一锻造一盘条一固溶热处理一多次拉拔和氢退一光亮处理一裁剪包装。钢锭在真空加热炉中加热到1200_1250°C保温I. 5-3小时，炉冷到1050_1100°C取出锻造成圆棒，再加热到700-800°C后拉制成盘条，然后在真空加热炉中加热到1200-1250°C，保温I. 5-3小时进行固溶处理，最后盘条在700-1050°C的氢退温度下拉拔成焊丝。本发明不锈钢焊丝的焊接エ艺，例如为使用TIG焊接エ艺，热输入在6-15kJ/cm条件下，具体为焊接电流为100-120A，焊接电压在11-13V，焊接速度为80-100mm/min，层间温度小于100°c。本发明焊接材料中的熔敷金属不但具有超高的抗拉强度，而且其仍具有优良的塑韧性，显著优于同类标准焊接材料的性能。表I本发明的不锈钢焊丝与现有技术的成分对比，质量％
权利要求
1.一种奥氏体不锈钢焊丝，其化学成分的质量百分比为c 0. 10%以下，Mn :3-4%,Si :0. 1-0. 4%, Cr :17-20%, Cu :2. 5-4. 0%, Ni :15-18%, Mo :0. 5-1. 0%, Nb :0. 5-1. 0%,N :0. 15-0. 25%, S :0. 010%以下，P :0. 01 %以下，余者为Fe，以及其他不可避免的杂质元素。
2.如权利要求I所述的奥氏体不锈钢焊丝，其特征在于，C:0.08-0. 10%,Cr =17-19%,Cu :2. 5-3. 5 %，Ni :15-17 %, Si 0. 25-0. 35 %, Nb 0. 55-0. 9 %, Mo 0. 6-0. 9 %, N 0.15-0. 20%。
3.一种奥氏体不锈钢盘条，其化学成分的质量百分比为C:0 0. 10%, Mn 3-4%,Si :0. 1-0. 4%, Cr :17-20%, Cu :2. 5-4. 0%, Ni :15-18%, Mo :0. 5-1. 0%, Nb :0. 5-1. 0%,N :0. 15-0. 25%, S 0-0. 010%, P 0-0. 01%，余者为Fe，以及其他不可避免的杂质元素。
4.如权利要求3所述的奥氏体不锈钢盘条，其特征在于，C:0. 08-0. 10%,Cr =17-19%,Cu :2. 5-3. 5 %，Ni :15-17 %, Si 0. 25-0. 35 %, Nb 0. 55-0. 9 %, Mo 0. 6-0. 9 %, N 0.15-0. 20%。
5.如权利要求I或2所述的奥氏体不锈钢焊丝的制造方法，包括 真空炉冶炼一锻造一盘条一固溶热处理一多次拉拔和氢退一光売处理一裁到包装；其中，钢锭在真空加热炉中加热到1200 1250°C保温，炉冷到1050-1100°C取出锻造成圆棒，再加热到700-800°C后拉制成盘条，然后在真空加热炉中加热到1200-1250°C保温进行固溶处理，最后盘条在700-1050°C的氢退温度下拉拔成焊丝。
6.如权利要求5所述的奥氏体不锈钢焊丝的制造方法，其特征在于，钢锭在真空加热炉中加热到1200-1250°C后保温I. 5-3小时。
7.如权利要求5或6所述的奥氏体不锈钢焊丝的制造方法，其特征在干，盘条在真空加热炉中加热到1200-1250°C后保温I. 5-3小时。
8.如权利要求I或2所述的奥氏体不锈钢焊丝在S30432不锈钢焊接中的应用，使用TIG焊接エ艺，热输入为6-15kJ/cm。
9.如权利要求5-7任一所述的方法制造的奥氏体不锈钢焊丝在S30432不锈钢焊接中的应用，使用TIG焊接エ艺，热输入为6-15kJ/cm。
10.如权利要求8或9所述的应用，其特征在于，焊接电流为100-120A，焊接电压在11-13V，焊接速度为80-100mm/min，层间温度小于100°C。
全文摘要
本发明涉及一种奥氏体不锈钢焊丝或盘条，其化学成分(质量％)为C0.10％以下，Mn3-4％，Si0.1-0.4％，Cr17-20％，Cu2.5-4.0％，Ni15-18％，Mo0.5-1.0％，Nb0.5-1.0％，N0.15-0.25％，S0.010％以下，P0.01％以下，余者为Fe，以及其他不可避免的杂质元素。焊丝的制造方法包括钢锭在真空加热炉中加热到1200-1250℃保温1.5-3h，炉冷到1050-1100℃取出锻造成圆棒，再加热到700-800℃后拉制成盘条，然后在真空加热炉中加热到1200-1250℃，保温1.5-3h进行固溶处理，最后盘条在700-1050℃的氢退温度下拉拔成焊丝。本发明的焊接材料不但在常温下具有较高的抗拉强度和冲击韧性，而且在650℃仍然具有较高的力学性能，特别适合用于S30432不锈钢焊接中。
文档编号B23K35/30GK102649202SQ201110044039
公开日2012年8月29日 申请日期2011年2月23日 优先权日2011年2月23日
发明者朱双春, 王宝森, 许轲 申请人:宝山钢铁股份有限公司