专利名称：一种奥氏体不锈钢全位置焊接用药芯焊丝的制作方法
技术领域：
本发明属于材料加工工程的焊接领域，特别地，涉及一种奥氏体不锈钢全位置焊接用的药芯焊丝。
背景技术：
不锈钢以其优良的耐腐蚀性能得到了广泛应用。根据不锈钢的化学成分，可将其划分为铬不锈钢和铬镍不锈钢。根据不锈钢的显微组织，可将其划分为马氏体不锈钢、铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢、双相不锈钢和沉淀析出强化不锈钢。其中奥氏体不锈钢的应用最为广泛，最为典型的奥氏体不锈钢为18-8不锈钢，即含18wt% Cr和8wt% Ni的不锈钢，而其他奥氏体不锈钢则由18-8不锈钢基础上衍生而来。奥氏体不锈钢良好的全位置焊接工艺性能是考核不锈钢药芯焊丝的重要指标之一，要求不锈钢药芯焊丝在平焊、横焊、立焊等多种位置焊接时，均具有良好的工艺性能，如焊缝成形质量好、焊接飞溅少等。平焊位置时，为保证焊缝成形质量好，焊接飞溅小，要求焊接电弧柔和，电弧吹力小。而立焊、横焊时，重力的作用使焊接熔池下坠，将降低焊缝成形质量，使其力学性能下降，为防止熔池下坠，要求焊接电弧有一定的吹力，且电弧挺度高。因此保证不锈钢药芯焊丝的立焊或横焊性能，将会牺牲焊丝平焊工艺性，引起平焊飞溅增加。本发明提供一种用于奥氏体不锈钢全位置焊接用的细直径药芯焊丝，通过控制不锈钢药芯焊丝药芯中钠长石和钾长石的加入量及两者比例，利用钠长石增加电弧电压、提高电弧挺度，利用钾长石增加电弧稳定性，通过控制两者比例，得到适用于全位置焊接的不锈钢药芯焊丝。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于奥氏体不锈钢全位置焊接用的细直径药芯焊丝，该焊丝具有良好的全位置焊接工艺性能，适用于奥氏体不锈钢的焊接。为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案一种奥氏体不锈钢全位置焊接用药芯焊丝，它由药芯和外用不锈钢带组成，其中， 所述药芯占焊丝总重量的22. 0 24. 0%，药芯各组分占所述药芯的重量百分比为金属铬粉20. 0 23. 0%，金属镍粉7. 0 8.5%，电解金属锰2. 0 4.0%，铝粉3. 0 4.0%， 钛铁0. 5 1. 0%，金红石32. 0 34. 0%，石英1. 0 2. 0%，锆英砂2. 0 4. 0%，钠长石4. 0 6.0%，钾长石2. 0 4.0%，冰晶石1.0 1.5%，碳酸锂1.0 1.5%，氧化铋0. 1 0. 5 %，其余为铁粉。如上所述的奥氏体不锈钢全位置焊接用药芯焊丝，其中，所述外用不锈钢带优选为奥氏体不锈钢带304L，其含碳量小于0. 025wt%。如上所述的奥氏体不锈钢全位置焊接用药芯焊丝，其中，所述药芯中钠长石和钾长石的比例优选为1. 2 2. 0，且两者的加入量之和不超过药芯重量的10%。如上所述的奥氏体不锈钢全位置焊接用药芯焊丝，其中，所述药芯焊丝的直径在0. 9mm 1. 2mm 之间。上述奥氏体不锈钢全位置焊接用药芯焊丝的制备方法，步骤如下(1)按照所述药芯的配方配置好药芯粉末，将含碳量小于0.025% (重量)的奥氏体不锈钢带轧成U形，向U形槽内加入占本焊丝总重量22 的药芯粉末；(2)将U形槽合口后，依次进行轧制成型、光亮退火、拉拔减径处理，得到焊丝；(3)对焊丝表面进行机械清理，得到所述奥氏体不锈钢全位置焊接用药芯焊丝的最终广品。本发明的有益效果为对全位置焊接用奥氏体不锈钢药芯焊丝而言，要求焊丝在立焊、横焊、平焊等位置焊接时，均具有良好的工艺性能，即电弧稳定性高，焊接飞溅少，脱渣性好等。本发明所述奥氏体不锈钢全位置焊接用药芯焊丝为酸性渣系。为保证立焊、横焊焊接工艺性能，本发明的焊丝药芯中加入了 4.0 6. 钠长石，以增加电弧电压，提高电弧挺度，防止熔池在重力作用下下坠；而为保证平焊工艺性能，在焊丝药芯中加入2. 0 4. 0wt%钾长石，增加电弧稳定性，减少焊接飞溅。控制钠长石和钾长石的重量比为1.2 2.0，可兼顾不锈钢药芯焊丝的立焊、横焊及平焊性能，得到适用于全位置焊接的不锈钢药芯焊丝。为保证不锈钢药芯焊丝的抗气孔能力，钠长石和钾长石的加入总量不超过10%。本发明的焊丝适用于100% CO2气体保护焊，其全位置焊接工艺性能优良，焊缝成形质量好，无气孔、裂纹、夹渣等冶金缺陷，焊丝熔敷金属的各项性能均符合国标要求(GB/ T17853《不锈钢药芯焊丝》)，适用于奥氏体不锈钢的全位置焊接。
具体实施例方式本发明提供了一种奥氏体不锈钢全位置焊接用细直径药芯焊丝，它由外用钢带和其中的焊丝药芯组成，其具体实施方式
如下所述外用钢带最优选为含碳量小于0. 025wt%的奥氏体不锈钢钢带304L。所述焊丝药芯的组成如下金属铬粉向焊丝熔敷金属中过渡铬元素，其重量百分含量为(占药芯的重量百分含量，以下同)20. 0 23. 0%。金属镍粉向焊丝熔敷金属中过渡镍元素，其重量百分含量为7. 0 8. 5%。电解金属锰向焊丝熔敷金属中过渡锰元素，并能起脱氧、脱硫作用，其重量百分含量为2. 0 4. 0%。铝粉脱氧，提高铬、镍、锰等合金元素的过渡系数，参与合金元素脱氧反应后生成的氧化铝，参与造渣。其重量百分含量为3.0 4.0%。钛铁脱氧，提高铬、镍、锰等合金元素的过渡系数，参与合金元素脱氧反应后生成的氧化钛，还能参与造渣，其重量百分含量为0. 5 1. 0%。金红石主要的造渣剂，可以改善焊缝金属的脱渣性和成形质量，适量的金红石可改善电弧稳定性，但加入量过多反而会降低电弧质量，其重量百分含量为32. 0 34. 0%。石英主要的造渣剂，增加熔渣的酸度，调整熔渣的粘度和氧化性，但加入量过多会增加熔敷金属中氧化物夹杂量，降低焊缝成形质量，其重量百分含量为1. 0 2. 0%。锆英砂主要的造渣剂，调整熔渣的物理化学性能，改善焊缝金属的脱渣性，提高熔化系数，其重量百分含量为2. 0 4. 0%。钠长石用于造渣，调整焊接电弧质量，钠长石可以增加电弧挺度、提高电弧吹力， 其重量百分含量为4. 0 6. 0 %。钾长石用于造渣，调整焊接电弧质量，钾长石可以稳定电弧、减小电弧吹力，降低焊接飞溅，其重量百分含量为2. 0 4. 0%。本发明的药芯焊丝中，控制钠长石和钾长石的重量比为1. 2 2. 0，可兼顾不锈钢药芯焊丝的立焊、横焊及平焊性能，得到适用于全位置焊接的不锈钢药芯焊丝。但长石的加入量过大，会增加熔渣的酸度，导致焊缝金属中氧化硅夹渣增多，且增加气孔倾向，因此本发明涉及的不锈钢药芯焊丝药芯中钠长石和钾长石的加入重量不能超过药芯重量的10%。冰晶石去氧，增加焊缝渣壳流动性，降低焊缝金属气孔倾向，其重量百分含量为 1. 0 1. 5%。碳酸锂焊接过程中分解为氧化锂和二氧化碳，提高焊缝金属的抗气孔能力，其重量百分含量为1.0 1.5%。氧化铋提高焊缝金属的脱渣性，是不锈钢药芯焊丝改善脱渣性的重要组分，其重量百分含量不得低于0. ；为防止氧化铋过多加入降低熔敷金属的高温性能，其重量百分含量不得高于0.5%。其余为铁粉。本发明的奥氏体不锈钢焊接用药芯焊丝的制造采用以下步骤(1)将厚度0. 4mm,宽度IOmm的超低碳奥氏体不锈钢带轧成U形，向U形槽内加入占本发明焊丝总重22 的药粉；(2)将U形槽合口后，通过轧制成型、光亮退火、拉拔减径，最终达到成品直径，成品直径在0. 9謹 1. 2謹之间。(3)对焊丝表面进行机械清理，得到最终产品。实施例1选用厚度0. 4mm、宽度10mm、重量为3545g的奥氏体不锈钢带304L，将其轧成U型， 将200g金属铬粉，70g金属镍粉，20g电解金属锰，30g铝粉，5g钛铁，320g金红石，IOg石英，20g锆英砂，40g钠长石，20g钾长石，IOg冰晶石，IOg碳酸锂，3g氧化铋，242g铁粉，共 IOOOg药粉，混和均勻后加入U型槽中，填充率为22%，合口后经过减径、光亮退火、再减径， 最终成品焊丝直径为0. 9mm。实施例2选用厚度0. 4mm、宽度10mm、重量为3M5g的奥氏体不锈钢带304L，将其轧成U型， 将230g金属铬粉，85g金属镍粉，40g电解金属锰，40g铝粉，IOg钛铁，340g金红石，20g石英，40g锆英砂，60g钠长石，40g钾长石，15g冰晶石，15g碳酸盐，4g氧化铋，61g铁粉，共 IOOOg药粉，混和均勻后加入U型槽中，填充率为22%，合口后经过减径、光亮退火、再减径， 最终成品焊丝直径为1. 2mm。实施例3选用厚度0. 4mm、宽度10mm、重量为3348g的奥氏体不锈钢带304L，将其轧成U型， 将220g金属铬粉，75g金属镍粉，25g电解金属锰，32g铝粉，6g钛铁，330g金红石，15g石英，28g锆英砂，45g钠长石，30g钾长石，12g冰晶石，12g碳酸锂，4g氧化铋，166g铁粉，共IOOOg药粉，混和均勻后加入U型槽中，填充率为23%，合口后经过减径、光亮退火、再减径， 最终成品焊丝直径为0. 9mm。实施例4选用厚度0. 4mm、宽度10mm、重量为3348g的奥氏体不锈钢带304L，将其轧成U型， 将210g金属铬粉，80g金属镍粉，35g电解金属锰，38g铝粉，8g钛铁，335g金红石，18g石英，35g锆英砂，50g钠长石，35g钾长石，14g冰晶石，13g碳酸锂，3g氧化铋，126g铁粉，共 IOOOg药粉，混和均勻后加入U型槽中，填充率为23%，合口后经过减径、光亮退火、再减径， 最终成品焊丝直径为1. 2mm。实施例5选用厚度0. 4mm、宽度10mm、重量为3170g的超低碳奥氏体不锈钢带304L，将其轧成U型，将200g金属铬粉，70g金属镍粉，20g电解金属锰，30g铝粉，5g钛铁，320g金红石， IOg石英，20g锆英砂，40g钠长石，20g钾长石，IOg冰晶石，IOg碳酸锂，3g氧化铋，242g铁粉，共IOOOg药粉，混和均勻后加入U型槽中，填充率为对％，合口后经过减径、光亮退火、再减径，最终成品焊丝直径为1. 2mm。实施例6选用厚度0. 4mm、宽度IOmm的、重量为3170g超低碳奥氏体不锈钢带304L，将其轧成U型，将230g金属铬粉，85g金属镍粉，40g电解金属锰，40g铝粉，IOg钛铁，340g金红石， 20g石英，40g锆英砂，60g钠长石，40g钾长石，15g冰晶石，15g碳酸锂，知氧化铋，61g铁粉， 共IOOOg药粉，混和均勻后加入U型槽中，填充率为对％，合口后经过减径、光亮退火、再减径，最终成品焊丝直径为1. 2mm。对比例1选用厚度0. 4mm、宽度10mm、重量为3M5g的奥氏体不锈钢带304L，将其轧成U型， 将200g金属铬粉，70g金属镍粉，20g电解金属锰，30g铝粉，5g钛铁，330g金红石，IOg石英，20g锆英砂，20g钠长石，40g钾长石，IOg冰晶石，IOg碳酸锂，3g氧化铋，232g铁粉，共 IOOOg药粉，混和均勻后加入U型槽中，填充率为22%，合口后经过减径、光亮退火、再减径， 最终成品焊丝直径为0. 9mm。对比例2选用厚度0.4mm、宽度IOmm的、重量为3170g超低碳奥氏体不锈钢带304L，将其轧成U型，将230g金属铬，85g金属镍，40g电解金属锰，40g铝粉，IOg钛铁，330g金红石，20g 石英，40g锆英砂，60g钠长石，20g钾长石，15g冰晶石，15g碳酸锂，4g氧化铋，91g铁粉，共 IOOOg药粉，混和均勻后加入U型槽中，填充率为，合口后经过减径、光亮退火、再减径， 最终成品焊丝直径为0. 9mm。对比例3选用厚度0. 4mm、宽度IOmm的、重量为3170g超低碳奥氏体不锈钢带304L，将其轧成U型，将230g金属铬，85g金属镍，40g电解金属锰，40g铝粉，IOg钛铁，340g金红石，20g 石英，40g锆英砂，60g钠长石，50g钾长石，15g冰晶石，15g碳酸锂，4g氧化铋，51g铁粉，共 IOOOg药粉，混和均勻后加入U型槽中，填充率为，合口后经过减径、光亮退火、再减径， 最终成品焊丝直径为1. 2mm。对比例4
选用厚度0. 4mm、宽度10mm、重量为3M5g的奥氏体不锈钢带304L，将其轧成U型， 将200g金属铬，70g金属镍，20g电解金属锰，30g铝粉，5g钛铁，320g金红石，IOg石英，20g 锆英砂，30g钠长石，15g钾长石，IOg冰晶石，IOg碳酸锂，3g氧化铋，257g铁粉，共IOOOg药粉，混和均勻后加入U型槽中，填充率为22%，合口后经过减径、光亮退火、再减径，最终成品焊丝直径为0. 9mm。对各实施例及对比例性能的评价鉴于药芯焊丝焊接工艺性能评定尚无统一标准，借用JB/T8423《电焊条焊接工艺性能评定方法》对不锈钢药芯焊丝的焊接工艺性能(焊缝成形、电弧稳定性、焊缝脱渣性、焊接飞溅率等、焊缝气孔倾向)进行评价。各实施例及对比例的效果对比如表1所示表1各实施例及对比例的焊丝性能评价
权利要求
1.一种奥氏体不锈钢全位置焊接用药芯焊丝，它由药芯和外用不锈钢带组成，其特征在于，所述药芯占焊丝总重量的22. 0 24. 0%，其中药芯各组分占所述药芯的重量百分比为金属铬粉20. 0 23. 0%，金属镍粉7. 0 8. 5%，电解金属锰2. 0 4. 0%，铝粉 3. 0 4. 0%，钛铁0. 5 1. 0%，金红石32. 0 34. 0%，石英1. 0 2. 0%，锆英砂 2. 0 4. 0%，钠长石4. 0 6. 0%，钾长石2. 0 4. 0%，冰晶石1. 0 1. 5%，碳酸锂 1.0 1.5%，氧化铋0. 1 0.5%，其余为铁粉。
2.如权利要求1所述的奥氏体不锈钢全位置焊接用药芯焊丝，其特征在于，所述外用不锈钢带为奥氏体不锈钢带304L，其含碳量小于0. 025Wt%。
3.如权利要求1或2所述的奥氏体不锈钢全位置焊接用药芯焊丝，其特征在于，所述药芯中钠长石和钾长石的比例为1. 2 2. 0，且两者的加入量之和不超过药芯重量的10%。
4.如权利要求1或2所述的奥氏体不锈钢全位置焊接用药芯焊丝，其特征在于，所述药芯焊丝的直径在0. 9mm 1. 2mm之间。
全文摘要
一种奥氏体不锈钢全位置焊接用药芯焊丝，由药芯和外用不锈钢带组成，其中药芯占焊丝总重的22～24％，药芯各组分占药芯的重量百分比为金属铬粉20～23％，金属镍粉7～8.5％，电解金属锰2～4％，铝粉3～4％，钛铁0.5～1％，金红石32～34％，石英1～2％，锆英砂2～4％，钠长石4～6％，钾长石2～4％，冰晶石1～1.5％，碳酸锂1～1.5％，氧化铋0.1～0.5％，其余为铁粉。药芯中钠长石和钾长石的比例为1.2～2，两者加入量之和不超过药芯重量的10％。外用钢带为奥氏体不锈钢带304L，其含碳量小于0.025wt％。焊丝直径在0.9～1.2mm之间。该焊丝可实现奥氏体不锈钢的全位置焊接。
文档编号B23K35/368GK102229029SQ20111014359
公开日2011年11月2日 申请日期2011年5月30日 优先权日2011年5月30日
发明者刘景凤, 周德成, 张迪, 段斌, 王英杰, 白波, 聂祯华, 谢晋平 申请人:中冶建筑研究总院有限公司, 中冶焊接科技有限公司