专利名称：一种奥氏体不锈钢用焊丝材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种金属材料焊接用焊丝材料，尤其涉及一种含有稀有元素的奥氏体不锈钢之间和奥氏体不锈钢于普钢之间焊接用的焊丝材料。
背景技术：
不锈钢是将铬添加与钢显著提高耐腐蚀性的一种合金钢，根据其组成可大致分为铬系和铬-镍系，根据金属组织可分为马氏体、铁素体、奥氏体、奥氏体-铁素以及沉淀硬化系5种。奥氏体不锈钢从组成反方面看是属于铬-镍系，及由此进行改良开发的各种钢。在含有稀土元素的奥氏体不锈钢之间和奥氏体不锈钢于普钢之间施焊过程中，为了得到焊缝的金属金木材属强度与母材强度相匹配的结果，需采用对焊缝处添加必要的合金元素进行成分补偿，目的在于焊后得到在焊缝处的金属与母材成分和性能更接近的效果。但是由于采用传统施焊后，焊缝处金属冷裂纹敏感性会有所增大，熔敷率低，因此采用传统的焊丝进行施焊时，很难获得焊缝金属与母材性能相匹配的结果，在现有技术的焊接材料中海很难有达到此使用要求的焊丝材料。
发明内容
本发明的目的是针对含有稀土元素的奥氏体不锈钢之间和奥氏体不锈钢于普钢之间提出一种设计科学和使用方便，在施焊后焊缝处金属冷裂纹敏感性小，焊缝处金属与母材性能结果相近，且具有高熔敷率的一种奥氏体不锈钢用焊丝材料。本发明通过如下技术方案来实现的一种奥氏体不锈钢用焊丝材料，所述焊丝材料的具体化学成分按重量％为C 0. 011-0-078; Si 0. 15-0. 32 ； Mnl. 57-2. 39 ； P < 0. 023 ； S (0. 013;Cr25. 59-25. 82;Ni 8. 17-8. 87；Mo 彡 0. 43;N 彡 0. 058；Cu 0. 09-0. 39;余量为 Fe 和不可避免的杂质。本发明的进一步改进在于它还包括稀土元素Re，其重量％为彻 0. 03-0. 042。所述技术方案的理由是在考虑碳含量的同时，可采用通过调整其他合金元素含量的方式来提高熔敷率，，并且还能够降低焊缝金属产生冷裂纹的敏感性。该焊丝材料的的设计除了针对含有稀有元素的奥氏体不锈钢之间焊接外，还针对奥氏体不锈钢于普钢之间进行焊接。因此本发明所提出的技术方案在本发明的一种奥氏体不锈钢用焊丝材料中对碳含量的限定是考虑到碳元素是非常有效的硬化和固溶强化组元，同时碳元素在起到强化时，还常常作为裂纹源的出现，因此采取将材料成分中的碳含量限制在0. 078%以下，有利于降低焊缝金属的冷裂纹敏感性。在本发明的焊丝材料中，锰作为硬化元素加入，同时还起到脱氧和脱硫的作用；硅元素的加入有脱氧效果，当硅以固溶的形式存在时，它可以提高基体的屈服强度，但会使材料的韧脆转变温度提高。镍元素是提高材料韧性的重要元素之一，也是奥氏体稳定化的主要元素，加入镍元素有降低韧脆转变温度的作用。钼元素是固溶强化的主要元素，它与其他元素相结合容易形成碳化物。铜有固溶强化、降低韧脆转变温度的作用；铬是向焊缝过渡合金元素，具有调整焊缝成份，提高焊缝的耐腐蚀性。硫和磷均为有害杂质，含量应控制。氮能提高不锈钢的抗氯离子腐蚀性能，但由于溶解度受Cr和Mn的影响，故含量应控制。其余量为铁和其他不可避免的杂质。采用本发明所设计的不锈钢焊接用超低碳奥氏体焊丝材料与现有技术焊丝材料相比较，具有成分设计科学，使用方便，施焊后焊缝处金属冷裂纹敏感性小，焊缝处金属与母材性能结果相近，且具有高熔敷率的特点。由于在本发明中加入了适量的稀土元素，而焊缝中稀土类元素与硫有很大的亲和力，具有明显的脱硫、改善硫化物夹杂的尺寸、形态和分布作用，所以对改善焊缝韧性有明显效果。另外在本发明的焊丝材料中加入适量稀土元素还可以降低熔敷金属中的扩散氢含量，降低了气孔敏感性及其他与氢有关的焊接缺陷，再有本发明焊丝材料与传统高强焊丝材料相比，由于本发明焊丝材料成分设计合理，使焊缝金属淬硬性显著降低，对焊接高强度钢时可进一步降低低裂纹、提高熔敷率。
具体实施例方式为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明作进一步详述，以下实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。所述焊丝材料的具体化学成分按重量％为C 0. 011-0-078; Si 0. 15-0. 32; Mn 1 57-2. 39;P 彡 0. 023;S 彡 0. 013;Cr25. 59-25. 82;Ni 8. 17-8. 87；Mo 彡 0. 43;N 彡 0. 058;Cu 0. 09-0. 39 ；余量为！^e和不可避免的杂质；它还包括稀土元素Re，其重量％为Re 0. 03-0. 042。实施例1
一种奥氏体不锈钢用焊接材料，该焊丝材料的具体化学成分按重量％为C 0. 011;Si0. 15;Mn 1. 57;P 0. 013;S 0. 009;Cr 25. 59;Ni 8. 17;Mo 0. 13;N 0. 014;Cu 0. 09 ；Re 0. 03;余量为Fe和不可避免的杂质。此焊丝(规格Φ 1. 6mm)在某单位使用时焊接不锈钢板，其母材化学成分测试结果为:C 0. 021;Si 0. 35;Mn 1. 85;P 0. 010;S 0. 009；Cr 23. 69;Ni7. 53;Mo 0. 10;N 0. 027;Cu 0. 19 ；采用坡口多道焊，焊接电流180A，保护气体为C02(纯度> 99. 98%)，气体流量为22升 /分，送丝速度为1.8米/分。检测结果
(1)焊接工艺质量焊接时，手感轻松，飞溅少，成型美观。施焊冷却至室温对焊缝金属进行X射线检测，等级为I级，现实熔合完全，无气孔，夹渣，裂纹。(2)熔敷金属检测对熔敷金属进行取样测试，其结果为Φ主要化学成分含量检测(质量百分比％) =C 0.020; Si 0. 17;Mn 1.61; P 0.010; S 0. 012;Cr 24. 63;Ni 7. 77;Mo 0. 11;N 0. 035;Cu 0. 13 ；Re 0. 024 ； Θ力学性能抗拉强度(Mpa) 565;伸长率(％) :47. 5 ；
③熔敷率(％) :99. 87。检测结论
根据以上试验数据判定，此材料焊接性能好，施焊后焊缝处金属冷裂纹敏感性小，焊缝处金属与母材性能结果相近，具有较高的熔敷率。实施例2
一种奥氏体不锈钢用焊接材料，该焊丝材料的具体化学成分按重量％为c 0. 058; Si 0. 25; Mn 2. 09; P 0. 020 ； S 0. 011;Cr 25. 79; Ni 8. 47; Mo 0. 23;N 0. 034; Cu 0. 21 ；Re 0. 036;余量为！^和不可避免的杂质。此焊丝(规格Φ 1. 6mm)在某单位使用时焊接不锈钢板，其母材化学成分测试结果为:C 0. 021;Si 0. 35;Mn 1. 85;P 0. 010;S 0. 009；Cr 23. 69;Ni7. 53;Mo 0. 10;N 0. 027;Cu 0. 19 ；采用坡口多道焊，焊接电流180A，保护气体为C02(纯度> 99. 98%)，气体流量为22升 /分，送丝速度为1.8米/分。检测结果
(3)焊接工艺质量焊接时，手感轻松，飞溅少，成型美观。施焊冷却至室温对焊缝金属进行X射线检测，等级为I级，现实熔合完全，无气孔，夹渣，裂纹。(4)熔敷金属检测对熔敷金属进行取样测试，其结果为
①主要化学成分含量检测(质量百分比％) :C 0. 049; Si 0. 20;Mnl.895;P 0.018;S 0. 009；Cr 24. 69;Ni8. 21;Mo 0· 19;N 0. 0730;Cu 0. 19;Re 0.027 ； 0力学性能抗拉强度(Mpa) 610;伸长率(％):45.5 ；
③熔敷率(％) :99. 41。检测结论
根据以上试验数据判定，此材料焊接性能好，施焊后焊缝处金属冷裂纹敏感性小，焊缝处金属与母材性能结果相近，具有较高的熔敷率。实施例3
一种奥氏体不锈钢用焊接材料，该焊丝材料的具体化学成分按重量％为C 0.078;SiO. 32;Mn2. 39;P 0.023;S 0.013;Cr 25. 82;Ni 8. 87;Mo 0. 43;N 0.058;Cu 0. 39 ； Re 0.042;余量为！^和不可避免的杂质。此焊丝(规格Φ 1. 6mm)在某单位使用时焊接不锈钢板，其母材化学成分测试结果为:C 0. 021;Si 0. 35;Mn 1. 85;P 0. 010;S 0. 009；Cr 23. 69;Ni7. 53;Mo 0. 10;N 0. 027;Cu 0. 19 ；采用坡口多道焊，焊接电流180A，保护气体为C02(纯度> 99. 98%)，气体流量为22升/分，送丝速度为1.8米/分。检测结果
(5)焊接工艺质量焊接时，手感轻松，飞溅少，成型美观。施焊冷却至室温对焊缝金属进行X射线检测，等级为I级，现实熔合完全，无气孔，夹渣，裂纹。(6)熔敷金属检测对熔敷金属进行取样测试，其结果为
0)主要化学成分含量检测(质量百分比％) =C 0.043; Si 0. 33;Mn 2. 07; P 0.018; S 0. 012;Cr 24. 12;Ni 7. 89;Mo 0. 28;N 0. 046；Cu 0. 26 ；Re 0. 029 ； 0力学性能抗拉强度(Mpa) 690;伸长率(％) :40.5 ；
③熔敷率(％) :99. 17。检测结论
根据以上试验数据判定，此材料焊接性能好，施焊后焊缝处金属冷裂纹敏感性小，焊缝处金属与母材性能结果相近，具有较高的熔敷率。
权利要求
1.一种奥氏体不锈钢用焊丝材料，其特征在于该焊丝材料的具体化学成分按重量％ 为C 0. 011-0-078; Si 0. 15-0. 32; Mn 1. 57-2. 39 ； P ^ 0. 023 ； S ^ 0. 013 ； Cr25. 59-25. 82 ； N i 8. 17-8. 87;Mo ( 0. 43;N ^ 0. 058;Cu 0. 09-0. 39;余量为 Fe 和不可避免的杂质。
2.根据权利权利要求1所述一种奥氏体不锈钢用焊丝材料，其特征在于它还包括稀土元素 Re,其重量 % 为=Re 0. 03-0. 042。
3.根据权利权利要求1或2所述一种奥氏体不锈钢用焊丝材料，其特征在于该焊丝材料的具体化学成分按重量％为c 0. 011;Si0. 15;Mn 1. 57;P 0. 013;S 0. 009;Cr 25. 59;Ni 8. 17;Mo 0. 13;N 0. 014;Cu 0. 09 ；Re 0. 03;余量为 Fe 和不可避免的杂质。
4.根据权利权利要求1或2所述一种奥氏体不锈钢用焊丝材料，其特征在于该焊丝材料的具体化学成分按重量％为c 0. 058; Si 0. 25;Mn 2. 09;P 0. 020; S 0. 011;Cr 25. 79;Ni 8. 47;Mo 0. 23;N 0. 034;Cu 0. 21 ；Re 0. 036;余量为 Fe 和不可避免的杂质。
5.根据权利权利要求1或2所述一种奥氏体不锈钢用焊丝材料，其特征在于该焊丝材料的具体化学成分按重量％为C 0. 078;Si0. 32;Mn2. 39;P 0. 023; S 0. 013; Cr 25. 82;Ni 8. 87;Mo 0. 43;N 0. 058；Cu 0. 39 ；Re 0. 042;余量为 Fe 和不可避免的杂质。
全文摘要
本发明提供一种奥氏体不锈钢用焊丝材料，该焊丝材料的具体化学成分按重量%为:C0.011-0-078；Si0.15-0.32；Mn1.57-2.39；P≤0.023；S≤0.013；Cr25.59-25.82；Ni8.17-8.87；Mo≤0.43；N≤0.058；Cu0.09-0.39；余量为Fe和不可避免的杂质。所述焊丝材料还包括稀土元素Re,其重量%为Re0.03-0.042。本发明针对含有稀土元素的奥氏体不锈钢之间和奥氏体不锈钢于普钢之间提出一种设计科学和使用方便，在施焊后焊缝处金属冷裂纹敏感性小，焊缝处金属与母材性能结果相近，且具有高熔敷率的一种奥氏体不锈钢用焊丝材料。
文档编号B23K35/30GK102303196SQ20111024953
公开日2012年1月4日 申请日期2011年8月29日 优先权日2011年8月29日
发明者刘庄根, 孙建平, 计建康, 邱爱华, 陈来勇 申请人:江苏兴海特钢有限公司