1Cr12Ni2W1MoV不锈钢用自保护药芯焊丝及其制备方法
【专利摘要】1Cr12Ni2W1MoV不锈钢用自保护型药芯焊丝由外皮和药芯组成，药芯的质量百分比由以下组分组成：铬7％?13％，锰5％?8％，钼2.5％?5％，硅铁5％?10％，石英5％?9％，氟化钙16％?20％，金红石5％?7％，氧化铝2％?4％，碳酸钙5％?7％，碳酸锂5％?8％，Al?Mg合金7％?10％，铁为15％?25％。本发明公开了其制备方法：将石英，氟化钙，金红石，碳酸钙，碳酸锂，氧化铝加入粘结剂混合后烧结，碾碎后过筛；再与铬，锰，钼，硅铁，铁粉和Al?Mg合金混合后烘干；添加到304不锈钢钢带轧制成的U型槽、碾压闭合、拉拔、拉直，盘成圆盘，密封包装即可。本发明药芯焊丝焊接飞溅少，焊缝成型美观，能够得到马氏体不锈钢焊缝组织，焊接接头具有优良的力学性能和耐腐蚀性，实现了1Cr12Ni2W1MoV不锈钢的焊接。
【专利说明】
1 Cr 12N i 2W1 MoV不锈钢用自保护药芯焊丝及其制备方法
技术领域
[0001 ]本发明属于焊接材料技术领域，具体涉及一种lCrl2Ni2WlMoV不锈钢用自保护型药芯焊丝，本发明还涉及该药芯焊丝的制备方法。
【背景技术】
[0002]lCrl2Ni2WlMoV不锈钢为马氏体不锈钢，属于马氏体不锈耐热钢，这类钢种铬的质量分数为11%_12%，含碳量为0.11%-0.77%，是在Crl3型马氏体不锈钢的基础上，加入了Mo、W、V、Nb等合金元素发展出来的Crl3型码实体不锈钢。
[0003]马氏体不锈钢主要有Crl3和Crl7型两种，铬在钢中的作用是多方面的，如提高钢的强度、淬透性等，但主要作用是提高钢的耐腐蚀性，只有铬含量大于12%时，才能显著提高机体的电极电位，从而提高钢的耐蚀性。
[0004]lCrl2Ni2WlMoV是含有钨、钼、钒、铌的马氏体不锈耐热钢，具有较好的韧性和抗氧化性，具有较高的热强性，在淡水和湿空气中具有较好的耐蚀性。可用来制造航空用不锈耐热钢零件、汽轮机叶片及高应力部件。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种lCrl2Ni2WlMoV不锈钢用自保护型药芯焊丝，焊接飞溅少，焊缝成型美观，具有很好的焊接工艺性，且能够得到马氏体不锈钢焊缝组织，焊接接头具有优良的力学性能和耐腐蚀性能。
[0006]本发明的另一个目的是提供一种lCrl2Ni2WlMoV不锈钢用自保护型药芯焊丝的制备方法。
[0007]本发明所采用的技术方案是，lCrl2Ni2WlMoV不锈钢用自保护型药芯焊丝，由外皮和药芯组成，药芯按质量百分比由以下组分组成:铬7 % -13 %，锰5 % -8 %，钼2.5 % -5 %，硅铁5%-10%，石英5%-9%，氟化钙16%-20%，金红石5%_7%，氧化铝2%_4%，碳酸钙5%-7%，碳酸锂5%-8%，A1-Mg合金粉7%-10%，铁为15%_25% ;；，以上组分质量百分比之和为 100%。
[0008]本发明的特点还在于:
[0009]外皮材料为304不锈钢钢带。
[0010]该药芯焊丝中药芯的填充率(质量比)为18%_22%。
[0011]该药芯焊丝的直径为1.2-2.0mm。
[0012]本发明所采用的另一个技术方案是，lCrl2Ni2WlMoV不锈钢用自保护型药芯焊丝的制备方法，具体步骤如下:
[0013]步骤I，按质量百分比分别称取铬7 % -13 %，锰5 % -8 %，钼2.5 % -5 %，硅铁5 % -10%，石英5%-9%，氟化钙16%-20%，金红石5%-7%，氧化铝2%_4%，碳酸钙5%_7%，碳酸锂5%-8%，A1-Mg合金7%-10%，铁为15%-25% ；，以上组分质量百分比之和为100% ；
[0014]步骤2，将步骤I称取的石英，氟化钙，金红石，氧化铝，碳酸钙，碳酸锂，加入适量水玻璃粘结剂混合均匀，然后放置在加热炉中烧结，碾碎后过筛，筛选粒度60-120目之间的混合粉；
[0015]步骤3，将步骤I称得的铬，锰，钼，硅铁，Al-Mg合金，铁粉与步骤2制得的混合粉充分搅拌，混合之后放入烘干炉中烘干250摄氏度，保温2小时，得到药芯粉末；
[0016]步骤4，将宽304不锈钢钢带放置在药芯焊丝成型机的放带机上，通过成型机将钢带乳制成U型槽，然后向U型槽中添加步骤3得到的药芯粉末，控制药芯粉末的填充率为18%-22%，再通过成型机将U型槽碾压闭合，并将其拉拔至1.2-2.0mm，得到药芯焊丝；
[0017]步骤5，最后用拉丝机将步骤4制备的药芯焊丝拉直，盘成圆盘，密封包装即可。
[0018]本发明的特点还在于:
[0019]步骤2中烧结的温度为650-750°C，时间为3-4h。
[0020]本发明的有益效果是，
[0021]1.本发明lCrl2Ni2WlMoV不锈钢用自保护型药芯焊丝，焊接飞溅少，焊缝成型美观，具有很好的焊接工艺性，能够得到马氏体不锈钢焊缝组织，焊接接头具有优良的力学性能和耐腐蚀性。
[0022]2.本发明lCrl2Ni2WlMoV不锈钢用自保护型药芯焊丝，利用矿物渣系产生熔渣，对焊接熔池进行保护，具有一定的自保护作用。
[0023]3.本发明lCrl2Ni2WlMoV不锈钢用自保护型药芯焊丝的制备方法简单，操作方便，焊接时飞溅少、烟尘少、适用于自动焊机，适合批量化生产。
【具体实施方式】
[0024]下面结合【具体实施方式】对本发明进行详细说明。
[0025]本发明lCrl2Ni2WlMoV不锈钢用自保护型药芯焊丝，由外皮和药芯组成，药芯按质量百分比由以下组分组成:铬7%-13%，锰5%-8%，钼2.5%-5%，硅铁5%-10%，石英5%-9%，氟化钙16%-20%，金红石5%-7%，氧化铝2%-4%，碳酸钙5%-7%，碳酸锂5%-8%，Al-Mg合金7%-10%，其余为铁，以上组分质量百分比之和为100%。外皮材料为304不锈钢钢带。
[0026]该药芯焊丝中药芯的填充率(质量比)为18 % -22 %。该药芯焊丝的直径为1.2_2.0mm
[0027]上述lCrl2Ni2WlMoV不锈钢用自保护型药芯焊丝的制备方法，具体步骤如下:
[0028]步骤I，按质量百分比分别称取铬7%-13%，锰5%-8%，钼2.5%-5%，硅铁5%-10%，石英5%-9%，氟化钙16%-20%，金红石5%-7%，氧化铝2%_4%，碳酸钙5%_7%，碳酸锂5%-8%，A1-Mg合金7%-10%，其余为铁，以上组分质量百分比之和为100% ；
[0029]步骤2，将步骤I称取的石英，氟化钙，金红石，氧化铝，碳酸钙，碳酸锂，加入适量水玻璃粘结剂混合均匀，然后放置在加热炉中烧结，烧结的温度为650-7500C，时间为3-4h，碾碎后过筛，筛选粒度60-120目之间的混合粉；
[0030]步骤3，将步骤I称得的铬，锰，钼，硅铁，Al-Mg合金，铁粉与步骤2制得的混合粉充分搅拌，混合之后放入烘干炉中烘干250摄氏度，保温2小时，得到药芯粉末；
[0031]步骤4，将宽304不锈钢钢带放置在药芯焊丝成型机的放带机上，通过成型机将钢带乳制成U型槽，然后向U型槽中添加步骤3得到的药芯粉末，控制药芯粉末的填充率为18%-22%，再通过成型机将U型槽碾压闭合，并将其拉拔至1.2-2.0mm，得到药芯焊丝；
[0032]步骤5，最后用拉丝机将步骤4制备的药芯焊丝拉直，盘成圆盘，密封包装即可。
[0033]本发明lCrl2Ni2WlMoV不锈钢用自保护型药芯焊丝适用于药芯焊丝电弧焊(FCAW)，焊接电流为180-240A，电压为20-25V，不需外加保护气体。
[0034]药芯中各组分的作用:
[0035]1、铬，硅铁，钼具有铁素体化的作用，使焊缝中有生成铁素体的趋势，锰具有奥氏体化的作用，使焊缝中有生成奥氏体的趋势，几者配合使用，是为了使焊缝中产生一定比例的铁素体与奥氏体。
[0036]2、铬还具有提高接头耐蚀性的作用，时焊接接头符合不锈钢的使用要求。
[0037]3、硅，锰有一定的脱氧作用，可以精华焊缝。此外，硅还具有抗回火软化作用，使焊缝在后续热处理过程中保持一定的强度。锰还具有提高焊缝淬透性的作用，使焊缝在冷却过程中全部转变为马氏体。
[0038]4、铝镁粉易与氧气结合而除去熔池中的氧元素，保护了焊缝中的其他组分。
[0039]5、石英，氟化钙，金红石，氧化铝具有造渣的作用，焊接时产生熔渣对熔池进行保护。
[0040]6、氟化钙是碱性渣，石英，金红石，氧化铝是酸性渣，四者配合使用，可以调整熔渣的碱度。
[0041]7、铁用来补充剩余质量，使粉芯的质量达到100%。
[0042]实施例1
[0043]步骤I，分别称取铬80g，锰50g，钼40g，硅铁60g，石英70g，氟化钙180g，金红石70g，氧化招30g，碳酸liSOg，碳酸锂50g，Al-Mg合金70g，铁250g ；
[0044]步骤2，将步骤I称取的石英，氟化钙，金红石，氧化铝，碳酸钙，碳酸锂，加入适量水玻璃粘结剂混合均匀，然后放置在加热炉中烧结，烧结的温度为650°C，时间为3.5h，碾碎后过筛，筛选粒度60-120目之间的混合粉；
[0045]步骤3，将步骤I称得的铬，锰，钼，硅铁，Al-Mg合金，铁粉与步骤2制得的混合矿物粉充分搅拌，混合之后放入烘干炉中烘干250摄氏度，保温2小时，得到药芯粉末；
[0046]步骤4，将宽304不锈钢钢带放置在药芯焊丝成型机的放带机上，通过成型机将钢带乳制成U型槽，然后向U型槽中添加步骤3得到的药芯粉末，控制药芯粉末的填充率为18%，再通过成型机将U型槽碾压闭合，并将其拉拔至1.2mm，得到药芯焊丝；
[0047]步骤5，最后用拉丝机将步骤4制备的药芯焊丝拉直，盘成圆盘，密封包装即可。
[0048]实施例1所制得的药芯焊丝，适用于药芯焊丝电弧焊(FCAW)，无需外加保护气体。焊接电流为180A，焊接电压为22V。焊接接头的抗拉强度为783Mpa，屈服极限为655Mpa，断面收缩率54%，冲击功为79J。性能符合lCrl2Ni2WlMoV不锈钢的使用要求。
[0049]实施例2
[°°50] 步骤I，分别称取络90g，猛40g，钼40g，娃铁7Og，石英60g，氟化|丐190g，金红石60g，氧化招40g，碳酸liSOg，碳酸锂50g，Al-Mg合金70g，铁240g ；
[0051 ]步骤2，将步骤I称取的石英，氟化钙，金红石，氧化铝，碳酸钙，碳酸锂，加入适量水玻璃粘结剂混合均匀，然后放置在加热炉中烧结，烧结的温度为700°C，时间为3.5h，碾碎后过筛，筛选粒度60-120目之间的混合粉；
[0052]步骤3，将步骤I称得的铬，锰，钼，硅铁，Al-Mg合金，铁粉与步骤2制得的混合矿物粉充分搅拌，混合之后放入烘干炉中烘干250摄氏度，保温2小时，得到药芯粉末；
[0053]步骤4，将宽304不锈钢钢带放置在药芯焊丝成型机的放带机上，通过成型机将钢带乳制成U型槽，然后向U型槽中添加步骤3得到的药芯粉末，控制药芯粉末的填充率为19%，再通过成型机将U型槽碾压闭合，并将其拉拔至1.2mm，得到药芯焊丝；
[0054]步骤5，最后用拉丝机将步骤4制备的药芯焊丝拉直，盘成圆盘，密封包装即可。
[0055]实施例2所制得的药芯焊丝，适用于药芯焊丝电弧焊(FCAW)，无需外加保护气体。焊接电流为190A，焊接电压为22V。焊接接头的抗拉强度为790Mpa，屈服极限为649Mpa，断面收缩率55%，冲击功为82J。性能符合lCrl2Ni2WlMoV不锈钢的使用要求。
[0056]实施例3
[0057]步骤I，分别称取铬120g，锰70g，钼50g，硅铁50g，石英50g，氟化钙180g，金红石7 Og，氧化招20g，碳酸妈50g，碳酸锂60g，Al-Mg合金80g，铁200g ；
[0058]步骤2，将步骤I称取的石英，氟化钙，金红石，氧化铝，碳酸钙，碳酸锂，加入适量水玻璃粘结剂混合均匀，然后放置在加热炉中烧结，烧结的温度为700°C，时间为3.5h，碾碎后过筛，筛选粒度60-120目之间的混合粉；
[0059]步骤3，将步骤I称得的铬，锰，钼，硅铁，Al-Mg合金，铁粉与步骤2制得的混合矿物粉充分搅拌，混合之后放入烘干炉中烘干250摄氏度，保温2小时，得到药芯粉末；
[0060]步骤4，将宽304不锈钢钢带放置在药芯焊丝成型机的放带机上，通过成型机将钢带乳制成U型槽，然后向U型槽中添加步骤3得到的药芯粉末，控制药芯粉末的填充率为20%，再通过成型机将U型槽碾压闭合，并将其拉拔至1.2mm，得到药芯焊丝；
[0061]步骤5，最后用拉丝机将步骤4制备的药芯焊丝拉直，盘成圆盘，密封包装即可。
[0062]实施例3所制得的药芯焊丝，适用于药芯焊丝电弧焊(FCAW)，无需外加保护气体。焊接电流为220A，焊接电压为23V。焊接接头的抗拉强度为813Mpa，屈服极限为666Mpa，断面收缩率57%，冲击功为90J。性能符合lCrl2Ni2WlMoV不锈钢的使用要求。
[0063]实施例4
[0064]步骤I，分别称取铬I 1g，锰60g，钼30g，硅铁50g，石英60g，氟化钙180g，金红石70g，氧化招40g，碳酸liSOg，碳酸锂60g，Al-Mg合金80g，铁210g ；
[0065]步骤2，将步骤I称取的石英，氟化钙，金红石，氧化铝，碳酸钙，碳酸锂，加入适量水玻璃粘结剂混合均匀，然后放置在加热炉中烧结，烧结的温度为750°C，时间为3.5h，碾碎后过筛，筛选粒度60-120目之间的混合粉；
[0066]步骤3，将步骤I称得的铬，锰，钼，硅铁，Al-Mg合金，铁粉与步骤2制得的混合矿物粉充分搅拌，混合之后放入烘干炉中烘干250摄氏度，保温2小时，得到药芯粉末；
[0067]步骤4，将宽304不锈钢钢带放置在药芯焊丝成型机的放带机上，通过成型机将钢带乳制成U型槽，然后向U型槽中添加步骤3得到的药芯粉末，控制药芯粉末的填充率为22%，再通过成型机将U型槽碾压闭合，并将其拉拔至1.2mm，得到药芯焊丝；
[0068]步骤5，最后用拉丝机将步骤4制备的药芯焊丝拉直，盘成圆盘，密封包装即可。
[0069]实施例4所制得的药芯焊丝，适用于药芯焊丝电弧焊(FCAW)，无需外加保护气体。焊接电流为210A，焊接电压为23V。焊接接头的抗拉强度为799Mpa，屈服极限为654Mpa，断面收缩率53%，冲击功为68J。性能符合lCrl2Ni2WlMoV不锈钢的使用要求。
[0070]实施例5
[0071 ] 步骤I，分别称取铬10g，锰80g，钼30g，硅铁60g，石英60g，氟化钙200g，金红石50g，氧化招30g，碳酸，碳酸锂70g，Al-Mg合金70g，铁190g ；
[0072]步骤2，将步骤I称取的石英，氟化钙，金红石，氧化铝，碳酸钙，碳酸锂，加入适量水玻璃粘结剂混合均匀，然后放置在加热炉中烧结，烧结的温度为700°C，时间为3.5h，碾碎后过筛，筛选粒度60-120目之间的混合粉；
[0073]步骤3，将步骤I称得的铬，锰，钼，硅铁，Al-Mg合金，铁粉与步骤2制得的混合矿物粉充分搅拌，混合之后放入烘干炉中烘干250摄氏度，保温2小时，得到药芯粉末；
[0074]步骤4，将宽304不锈钢钢带放置在药芯焊丝成型机的放带机上，通过成型机将钢带乳制成U型槽，然后向U型槽中添加步骤3得到的药芯粉末，控制药芯粉末的填充率为21%，再通过成型机将U型槽碾压闭合，并将其拉拔至1.2mm，得到药芯焊丝；
[0075]步骤5，最后用拉丝机将步骤4制备的药芯焊丝拉直，盘成圆盘，密封包装即可。
[0076]实施例4所制得的药芯焊丝，适用于药芯焊丝电弧焊(FCAW)，无需外加保护气体。焊接电流为220A，焊接电压为25V。焊接接头的抗拉强度为782Mpa，屈服极限为635Mpa，断面收缩率52%，冲击功为75J。性能符合lCrl2Ni2WlMoV不锈钢的使用要求。
【主权项】
1.lCrl2Ni2WlMoV不锈钢用自保护型药芯焊丝，其特征在于，由外皮和药芯组成，所述药芯按质量百分比由以下组分制成:铬为7%-13%,锰为5%-8%，钼为2.5%-5%，硅铁为5%~10%，石英为5%-9%，氟化钙为16%-20%，金红石为5%-7%，氧化铝为2%_4%，碳酸钙为5%-7%，碳酸锂为5%-8%，A1-Mg合金为7%-10%，铁为15%-25% ；以上组分质量百分比之和为100%。2.根据权利要求1所述的lCrl2Ni2WlMoV不锈钢用自保护型药芯焊丝，其特征在于，外皮的材料为304不锈钢钢带。3.根据权利要求1-2任一项所述的lCrl2Ni2WlMoV不锈钢用自保护型药芯焊丝，其特征在于，药芯焊丝中药芯的填充率(质量计)为18%-22%。4.根据权利要求1-3任一项所述的lCrl2Ni2WlMoV不锈钢用自保护型药芯焊丝，其特征在于，药芯焊丝的直径为1.2-2.0mm。5.根据权利要求1-3任一项所述的lCrl2Ni2WlMoV不锈钢用自保护型药芯焊丝，其特征在于，所述药芯按质量百分比由以下组分制成:铬为8%_12%，锰为4%-8%，钼为3%-5%，硅铁为5%-7%，石英为5%-7%，氟化钙为18%-20%，金红石为5%-7%，氧化铝为2%-4%，碳酸钙为5%-6%，碳酸锂为5%-7%，Al-Mg合金为7%-8%，铁为19%_25% ;或 优选地，所述药芯按质量百分比由以下组分制成:铬为8%，锰为5%，钼为4%，硅铁为6%，石英为7%，氟化钙为18%，金红石为7%，氧化铝为3%，碳酸钙为5%，碳酸锂为5%，Al-Mg合金为7%，铁为25% ;或 优选地，所述药芯按质量百分比由以下组分制成:铬为9%，锰为4%，钼为4%，硅铁为7%，石英为6%，氟化钙为19%，金红石为6%，氧化铝为4%，碳酸钙为5%，碳酸锂为5%，Al-Mg合金为7%，铁为24%;或优选地，所述药芯按质量百分比由以下组分制成:铬为12%，锰为7%，钼为5%，硅铁5%，石英为5%，氟化钙为18%，金红石为7%，氧化铝为2%，碳酸钙为5%，碳酸锂为6%，Al-Mg合金8%，铁为20% ;或 优选地，所述药芯按质量百分比由以下组分制成:铬为11%，锰为6%，钼为3%，硅铁为5%，石英为6%，氟化钙为18%，金红石为7%，氧化铝为4%，碳酸钙为5%，碳酸锂为6%，Al-Mg合金为8%，铁为21% ;或 优选地，所述药芯按质量百分比由以下组分制成:铬为10%，锰为8%，钼为3%，硅铁为6%，石英为6%，氟化钙为20%，金红石为5%，氧化铝为3%，碳酸钙为6%，碳酸锂为7%，Al-Mg合金为7%，铁为19%。6.根据权利要求1-5任一项所述的lCrl2Ni2WlMoV不锈钢用自保护型药芯焊丝的制备方法，其特征在于，具体步骤如下: 步骤I，按质量百分比分别称取铬7%-13%，锰5%-8%，钼2.5%-5%，硅铁5%-10%，石英5%-9%，氟化钙16%-20%，金红石5%-7%，氧化铝2%-4%，碳酸钙5%-7%，碳酸锂5%~8%，A1-Mg合金7%-10%，铁为15%-25%，以上组分质量百分比之和为100% ； 步骤2，将步骤I称取的石英，氟化钙，金红石，氧化铝，碳酸钙，碳酸锂，加入水玻璃粘结剂混合均匀，然后放置在加热炉中烧结，烧结的温度为650-750 0C，时间为3-4h，碾碎后过筛，筛选粒度60-120目之间的混合粉； 步骤3，将步骤I称得的铬，锰，钼，硅铁，Al-Mg合金，铁与步骤2制得的混合粉充分搅拌，混合之后放入烘干炉中烘干250摄氏度，保温2小时，得到药芯粉末； 步骤4，将宽304不锈钢钢带放置在药芯焊丝成型机的放带机上，通过成型机将钢带乳制成U型槽，然后向U型槽中添加步骤3得到的药芯粉末，控制药芯粉末的填充率为18 % -22%，再通过成型机将U型槽碾压闭合，并将其拉拔至1.2-2.0mm，得到药芯焊丝。7.根据权利要求6所述的lCrl2Ni2WlMoV不锈钢用自保护型药芯焊丝的制备方法，其特征在于，步骤2中烧结的温度为650-750 0C，时间为3-4h。8.权利要求1-6任一项所述的ICr12Ni2WlMoV不锈钢用自保护型药芯焊丝在焊接lCrl2Ni2WlMoV不锈钢中的用途。9.一种焊接lCrl2Ni2WlMoV不锈钢的方法，以药芯焊丝电弧焊(FCAW)进行焊接，焊接条件为焊接电流为180A-220A，焊接电压为22V-25V，无外加保护气体，焊接所用焊条如权利要求1-6任一项所述的自保护型药芯焊丝。
【文档编号】B23K35/368GK105921912SQ201610453094
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年6月21日
【发明人】张敏, 芦晓康, 舒少燕, 李继红
【申请人】西安理工大学