优异抗碎裂性能的、焊接铁素体不锈钢用的焊剂芯式焊丝制造技术

本发明专利技术涉及一种用于焊接铁素体不锈钢的焊剂芯式焊丝。该焊剂芯式焊丝包括：０．０４重量％或更低的碳、０．１～１．０重量％的硅、０．１～１．０重量％的锰、０．０２重量％或更低的磷、０．０２重量％或更低的硫、１０～２５重量％的铬、０．３～１．５重量％的钛＋铌、０．０４重量％或更低的氮、０．０４重量％或更低的氧，余量为铁和其它不可避免的杂质，其中［（Ｏ＋Ｎ）×Ｃｒ］所确定的值为０．８或更低。当其用于焊接铁素体不锈钢时，显示出优异的耐腐蚀性能和抗碎裂性能。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种具有优异的抗碎裂性能和耐腐蚀性能的、焊接铁素体不锈钢用的焊剂芯式焊丝。汽车尾气系统的部件如消音器之类通常是由铁素体不锈钢制成的。然而，当焊接这种铁素体不锈钢时，焊接部分的韧度下降，因而易于形成裂纹。为此，为了焊接铁素体不锈钢，人们致力于开发一种具有优异抗碎裂性能和耐腐蚀性能的焊丝。为达到这一目的，在焊接铁素体不锈钢时曾使用常规的固体焊丝。然而，近来广泛采用焊剂芯式焊丝，因为与固体焊丝相比，焊剂芯式焊丝具有优良的焊接施工性能。不过，即使采用焊剂芯式焊丝焊接铁素体不锈钢，在焊接部分仍会有较多地渣化。日本特许平-5-30557中公开了一种在焊接铁素体不锈钢时减少渣化形成的技术。在该技术中，采用焊剂芯式焊丝，并通过限制渣化形成剂的含量来解决形成渣化的问题，同时通过适当控制金属组份来解决焊接施工性能的恶化问题。日本特许公开平-9-85491中公开了另一种焊接铁素体不锈钢用的焊剂芯式焊丝。在该技术中，焊剂芯式焊丝包含0.07～2.0重量％的硅、14.5～17.0重量％的铬、0.01～1.0重量％的铝、0.05～2.0重量％的钛、0.02～0.1重量％的氮、0.005～0.5重量％的氟，余量为铁和无法避免的其它杂质。这些无法避免的其它杂质包括0.1重量％或更低的碳、0.2重量％或更低的铌以及6.0重量％或更低的锰。该焊剂芯式焊丝在抗氧化性能和降低焊接成本方面得以改进。上面所述的用于焊接铁素体不锈钢的焊剂芯式焊丝能够有效地改善耐腐蚀性能，并在一定程度上改善了抗碎裂性能。然而，在得到高的耐腐蚀性能和高的抗碎裂性能方面却是有限的。本专利技术就是要克服常规技术中的上述缺点。因而，本专利技术的目的就是要提供一种用于焊接铁素体不锈钢的、具有优异的耐腐蚀性能和抗碎裂性能的焊剂芯式焊丝。本专利技术的专利技术者进行了大量的研究和试验，来解决焊接铁素体不锈钢后所遇到的焊接金属的抗碎裂性能问题。结果，本专利技术的专利技术者发现了下列事实，即限制焊丝成份中的氧含量和氮含量，以及相对于铬含量来确定二者的总含量，是非常重要的。因而，本专利技术的专利技术者提出了本专利技术，即在用于焊接铁素体不锈钢的焊剂芯式焊丝中，将氧含量和氮含量控制到最佳水平，而且将所确定的值控制到0.8或更低。因而，为达到上述目的，按照本专利技术用于焊接铁素体不锈钢的焊剂芯式焊丝包括0.04重量％或更低的碳、0.1～1.0重量％的硅、0.1～1.0重量％的锰、0.02重量％或更低的磷、0.02重量％或更低的硫、10～25重量％的铬、0.3～1.5重量％的钛+铌、0.04重量％或更低的氮、0.04重量％或更低的氧，余量为铁和其它不可避免的杂质，其中所确定的值为0.8或更低。参照附图，通过本专利技术优选实施方案的详细描述可以使本专利技术的上述目的和其它优点更加清楚，其中附图说明图1是本专利技术的焊接铁素体不锈钢用的焊剂芯式焊丝横截面图；图2是透视图，它显示的是用于抗碎裂试验的焊剂沉积金属的形成方法，其中图2(a)显示了在上部沉积焊接金属的方法；图2(b)显示了在下部沉积焊接金属的方法；图3是表示铬含量与O+N含量的比例对于抗碎裂性能影响的关系图。本专利技术中，用于焊接铁素体不锈钢的焊剂芯式焊丝包括0.04重量％或更低的碳、0.1～1.0重量％的硅、0.1～1.0重量％的锰、0.02重量％或更低的磷、0.02重量％或更低的硫、10～25重量％的铬、0.3～1.5重量％的钛+铌、0.04重量％或更低的氮、0.04重量％或更低的氧，余量为铁和其它不可避免的杂质，其中所确定的值为0.8或更低。下面将描述限制上面组份的原因。如果碳含量太高，将沉淀出马氏体，形成粗糙的碳化物，其结果是抗碎裂性能恶化，焊接部分的韧度降低，而且粒内耐腐蚀能力下降。因而在本专利技术中将碳含量限制在0.04重量％或更低。组份硅是作为脱氧剂加入的。如果其含量太高，那么铁素体的粒径会变粗，引起韧度下降，而如果其含量太低，抗氧化性能就会下降。因而，本专利技术将硅的含量限制在0.1～1.0重量％。组分锰是作为脱氧剂加入的。它可以增加焊接金属的韧度。然而，如果其含量太高，增加的强度会使延伸率下降，而如果其含量太低，焊接金属的韧度也会下降。因而，在本专利技术中其含量限定在0.1～1.0重量％。至于磷和硫，如果其含量太高，就会形成晶粒边界沉降物如MnS，结果是焊接部分的韧度降低。因而，考虑到抗碎裂性能，将它们的含量分别限制在0.02重量％或更低。组份钼是改善耐热性能和抗点蚀性能的元素，在本专利技术中其加入是任选的。如果加入钼，其含量优选限制在3.0重量％或更低。原因是如果其含量太高，强度的增加会显得过度。组份铬是不锈钢的基本成份，它可以改善焊接部分的耐腐蚀能力和抗氧化能力以及增加其强度。为了使其耐腐蚀能力和抗氧化能力达到与铁素体不锈钢同样的程度，铬的加入量要达到10重量％或更高。然而，如果其含量超过25重量％，就不容易制得焊剂芯式焊丝。为此，在本专利技术中，铬含量优选限制在10～25重量％。组份钛和铌可以防止铬的碳化物的形成，以改进粒内耐腐蚀能力。然而，如果其含量低于0.3重量％，添加效果不够充分，而如果其含量超过1.5重量％，增加的渣化不仅会降低耐腐蚀能力，而且也会降低抗氧化能力。因此在本专利技术中钛和铌的含量应分别优选限制在0.3～1.5重量％。组份氮和氧不仅会降低焊接金属的抗碎裂能力和韧度，而且会使耐腐蚀能力恶化。因而应当限制其含量。所以在本专利技术中，考虑到上述因素，将氮和氧的含量分别限制在0.04重量％或更低。而且，在本专利技术中，将所确定的值控制在0.8或更低。即不仅是氮和氧的含量，而且铬的含量也要适当控制。原因是如果上述的值超过0.8，那么就不会在焊接金属中得到优异的抗碎裂能力。同时，在包有金属鞘的、用于焊接铁素体不锈钢的焊剂芯式焊丝中，金属鞘应当是低碳钢。而且在金属鞘内，焊剂填充的比例为10～25重量％。尽管采用上述组成的焊剂芯式焊丝进行焊接，但由于氢的扩散作用，焊接金属会形成延迟的裂纹。因而，在焊接时，每100克焊接金属中的氢含量优选控制在2cc或更低。现在用实施例来描述本专利技术。如图2所示，先将热处理过的圆棒10和20的两端焊接，使圆棒10和20的两端定位，形成焊接部分30；然后进行焊接，使热处理过的圆棒10和20固定，形成焊接部分40。下面表2给出了这种情况下特定的焊接条件。表1 表2 焊接完成一周后，检查焊接部分40是否存在任何裂纹，结果示于表1和图3中。如上面表1所示，在本专利技术的实施例1～9中，氧和氮的含量处于最优水平，的值为0.8或更低，它们具有优异的抗碎裂性能。与此相反，在对比例1～12中，氧和氮的含量远离本专利技术的范围，或者的值超过0.8，它们均产生了裂纹。同时，图3是铬含量与(氧+氮)含量的比例对于抗碎裂性能影响的关系图。如该图所示，从铬含量与(氧+氮)含量的比例来看，本专利技术的实施例完全不同于对比例。按照上述的本专利技术，适当地限制铬含量相对于(氧+氮)含量的比例，就可以使用于焊接铁素体不锈钢的焊剂芯式焊丝具有优异的耐腐蚀能力和抗碎裂能力。权利要求1.一种用于焊接铁素体不锈钢的焊剂芯式焊丝，包括0.04重量％或更低的碳、0.1～1.0重量％的硅、0.1～1.0重量％的锰、0.02重量％或更低的磷、0.02重量％或更低的硫、10～25重量％的铬、0.3～本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于焊接铁素体不锈钢的焊剂芯式焊丝，包括：０．０４重量％或更低的碳、０．１～１．０重量％的硅、０．１～１．０重量％的锰、０．０２重量％或更低的磷、０．０２重量％或更低的硫、１０～２５重量％的铬、０．３～１．５重量％的钛＋铌、０．０４重量％或更低的氮、０．０４重量％或更低的氧，余量为铁和其它不可避免的杂质，其中［（Ｏ＋Ｎ）×Ｃｒ］所确定的值为０．８或更低。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：金性国，
申请(专利权)人：现代综合金属株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]