专利名称：：奥氏体-铁素体不锈钢气体保护焊丝的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种焊接材料，尤其是适用于铁路货车用屈服强度在295400MPa、含Crl0.5~12.5%、NiO,31.0X不锈钢的焊接，以及上述不锈钢与耐大气腐蚀钢的焊丝。
背景技术：
：铁路货车车体用TCS(TeiluChetiStainlesssteel，铁路车体用不锈钢)不锈钢是铁素体不锈钢，该钢的特点是含Crl0.512.5%，Ni0.3~1.0%，是一种低成本的经济型不锈钢。在铁路货车使用TCS不锈钢的主要目的是耐大气腐蚀。该钢种目前还没有专用的气体保护焊用焊接材料，只是参照国外标准，选用含019.522.0%和Ni9.011.0%的焊丝。含019.522.0%和Ni9.011.0X的焊丝主要用于Cr和Ni含量较高的传统不锈钢的焊接，该类焊丝特点是耐较强腐蚀介质的性能较好。选用高Cr和Ni焊丝用来焊接TCS不锈钢主要存在两个问题1)与母材相比，焊缝的Cr和Ni含量过高，导致焊缝和母材的电极电位差距较大，在使用过程中容易产生源电池，造成不均匀腐蚀；2)焊缝中的Ni含量达到了母材的IO倍，而Ni含量过高使得焊接材料的成本直线增加，不利于TCS不锈钢的大量推广应用。此外，在焊接TCS不锈钢和耐大气腐蚀钢异性接头时，采用的是含Cr22.524.5%和Nil2.014.0X的焊丝，其Cr、Ni含量更高一些。传统的实验表明，将含019.522.0%和Ni9.011.0X焊丝的Cr和Ni当量降低至TCS不锈钢的水平，会直接导致焊缝金属显微组织粗化，脆性增加，韧性下降，因此不适合做焊接材料。到目前为止，还没有专用的并且价格相对低廉的焊接材料，只能以高额的代价换取相对稳定的性能。N在近几年中被人们认为是可以有效代替Ni的一种途径。在不锈钢中加入一定量的N可以有效提高Ni当量。但是对于焊缝而言，N存在明显的缺点1)在溶解度方面，N与C有一些类似，高温时的溶解度较高，降到常温时溶解度剧烈下降，因此，N作为焊接材料可加入量非常有限，超过0.15%，就会形成间隙固溶体，使基体金属强烈固溶，这样，使焊缝的硬度大幅度增加，韧性明显下降。2)N会明显降低焊接材料的焊接工艺性能，加入过量的N，会使焊缝容易产生气孔，电弧燃烧不稳定，焊接飞溅增加等等。总之，以N为主的焊接材料应用受到了很大限制。
发明内容本发明要解决的技术问题是提供一种用Ni量低、成本低的不锈钢焊丝，可以在常规工艺下确保焊接接头的强度、低温一40"C的冲击韧性，同时耐腐蚀性能优于不锈钢母材。本发明的奥氏体一铁素体不锈钢气体保护焊丝，包括以下重量百分比的组分C:《0.03%;Si:0.40.80/。；Cr:19.522.0%;S:《0.010%;P:《0.020%，以及余量的Fe及其它不可避免的杂质。所述焊丝还含有Mn:5.56.5%，Ni:5.58.5%。本发明的奥氏体一铁素体不锈钢气体保护焊丝用Ni量少，节约了成本，有利于推广铁素体不锈钢在铁路货车车体上的应用；利用本发明的焊丝所焊接的焊缝抗拉能力强，牢固结实、耐腐蚀性好；利用本发明的焊丝可以用来焊接铁素体不锈钢与屈服强度在450MPa以上耐大气腐蚀钢异种钢的焊接，其焊接接头性能冲击韧性良好；利用本发明的焊丝进行焊接时，焊接工艺良好，熔滴过渡平稳，飞溅少。具体实施例方式本发明解决技术问题进行如下考虑1)对于TCS不锈钢，设计焊接材料所要考虑的重点在于保证焊缝中的一定比例的奥氏体和铁素体，可以用Ni当量概念代替Ni含量。Ni当量过低，焊缝中的铁素体含量大幅度增加，晶粒粗化，对焊缝的韧性不利。如果Ni当量过高，焊缝中的奥氏体含量过高，屈服强度无法保证。为此，只是适度地增加Mn或Mn、N含量，降低Ni含量，但是Ni当量的变化有限。2)增加Mn含量可以有效提高焊丝的Ni当量，但是，Mn对于提高Ni当量的作用比较有限。试验表明，每增加2。/。的Mn，Ni当量提高l。/。，因此，只能在一定范围内应用。生产实践表明，Mn含量过高，影响材料的加工性能，单纯讲Mn的加入量应当控制在8%以下。下面以具体实施例进一步详述采用0.3t电炉，选用低S、P废钢进行焊丝钢冶炼。冶炼过程中注意控制钢中气体含量，对冶炼工艺无特殊要求。冶炼后将焊丝钢轧制成方坯，然后扎成盘条，最后拉拔成规格为4)1.2mm的焊丝。焊丝钢的化学成分见表l。表l中的序号l-6为本发明实施例焊丝，序号7为遵照AWS(AmericanWeldingSociety,美国焊接协会)A5.9不锈钢光焊丝和填充丝标准生产的ER308LSi焊丝，序号8为遵照AWSA5.9不锈钢光焊丝和填充丝标准生产的ER309LSi焊丝。表l焊丝化学成分(％)<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>用本发明焊丝在混合气体(97.5%Ar+2.5%C02)保护下进行熔敷金属焊接。焊接规范为焊接电流210220A，焊接电压2428V，焊接速度500mm/min。熔敷金属的力学性能见表2。表2焊丝熔敷金属力学性能<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>用本发明焊丝在混合气体(97.5%Ar+2.5%C02)保护下进行铁路货车TCS不锈钢对接平焊。TCS不锈钢化学成分重量百分比为C《0.03%;Si《1.00%;Mn《2.0%;S《0.015%;P《0.040%;Crl0.512.5%;Ni0.31.0%;N《0.03%;V+Nb+Ti《0.03%。焊接规范为焊接电流210220A，焊接电压2428V，焊接速度500mm/min。焊接板厚6mm，坡口角度60。，钝边lmm，根部间隙lmm。对接接头力学性能见表3和表4。表3—40。C焊缝冲击试验结果(JKV/J)(半试样5X10X55mm)<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>表4—4(TC熔合线冲击试验结果(JKV/J)(半试样5X10X55mm)<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>试验数据显示本发明的1#，4井焊丝的冲击韧性与常规ER308LSi焊丝相比没有明显的差距。焊接过程中，4#焊丝较1#焊丝焊接电弧稳定，飞溅小，成型美观，焊丝具有良好的工艺性能。工艺性试验数据显示l弁，2#，3井焊丝的焊接飞溅较4弁，5#，6#焊丝的飞溅要明显，对比成分表l可以看出焊丝中的N含量对飞溅的影响明显，所以控制发明焊丝中的N含量在0.05。/。以下。用本发明的4#焊丝来焊接TCS和Q450NQR1耐候钢异种钢接头，其焊缝及两侧熔合线处的冲击试验结果见表5。表5耐候钢与不锈钢对接接头-40。C冲击试验结果(V型)(半试样5mmX10mmX55mm)<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>用本发明的4#及常规的8#焊丝来焊接TCS和Q450NQR1耐候钢异种钢接头，其焊缝及两侧熔合线处的冲击试验结果见表5，冲击结果显示，4弁焊丝焊接的TCS不锈钢和耐候钢侧接头处的熔合线的冲击与用8井焊丝焊接的接头的冲击比较没有明显的下降。权利要求1、奥氏体-铁素体不锈钢气体保护焊丝，其特征在于，包括以下重量百分比的组分C≤0.03％；Si0.4～0.8％；Cr19.5～22.0％；S≤0.010％；P≤0.020％，以及余量的Fe及其它不可避免的杂质。2、根据权利要求1所述的奥氏体一铁素体不锈钢气体保护焊丝，其特征在于，还含有Mn:5.56.5%,Ni:5.58.5%。全文摘要本发明公开了一种奥氏体-铁素体不锈钢气体保护焊丝，是一种焊接材料，它按重量比例包含以下的组分C≤0.03％；Si0.4～0.8％；Cr19.5～22.0％；S≤0.010％；P≤0.020％，以及余量的Fe及其它不可避免的杂质。本发明的奥氏体-铁素体不锈钢气体保护焊丝用Ni量少，节约了成本；利用本发明的焊丝所焊接的焊缝抗拉能力强，牢固结实、耐腐蚀性好。文档编号B23K35/30GK101168218SQ20071012068公开日2008年4月30日申请日期2007年8月23日优先权日2007年8月23日发明者韦丁,刘艳红,宋宏图,斌张申请人:铁道科学研究院金属及化学研究所