一种超低碳耐高温焊丝及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种超低碳耐高温焊丝及其制备方法，超低碳耐高温焊丝的化学组分按照质量百分比计：C为0.01～0.04%，Cr为22.0～24.0%，Si为1.5～3.5%，Ni为12.0～14.0%，Ti为0.5～1.2%，Mn为0.1～0.4%，Zr为0.2～0.5%，Sc为0.3～0.6%，Mo为0.1～0.3%，Nb为0.3～0.5%，Mg为3.0～5.0%，Al为0.6～1.2%，P为0.03～0.07%，S为0.02～0.05%，V为0.2～0.4%，B为1.3～1.6%，余量为Fe及其它不可避免的杂质元素。本发明专利技术在保证焊丝低碳的同时，能够提高焊丝的力学性能。

An ultra-low carbon high temperature resistant welding wire and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种超低碳耐高温焊丝及其制备方法
本专利技术涉及焊丝的
，尤其是涉及一种超低碳耐高温焊丝及其制备方法。
技术介绍
焊丝是作为填充金属或同时作为导电用的金属丝焊接材料，在气焊和钨极气体保护电弧焊时，焊丝用作填充金属，在埋弧焊、电渣焊和其他熔化极气体保护电弧焊时，焊丝既是填充金属，也是导电电极。不锈钢因具有良好的耐腐蚀性、耐用、耐磨等性能，在众多领域得到广泛应用，不锈钢在工业应用过程中，为了满足一些大尺寸的要求，不锈钢需要进行焊接，不锈钢焊缝的晶间腐蚀是化学工业的一个重大问题。产生晶间腐蚀的不锈钢，当受到应力作用时，即会沿晶界断裂，强度几乎完全消失，这是不锈钢最危险的一种破坏形式。室温时，碳在不锈钢中的溶解度很小，约为0.02～0.03％，而一般不锈钢中的碳含量均超过此值，因此多余的碳就不断向不锈钢晶粒边界扩散，并和铬化合，在晶间形成铬的化合物，如(CrFe)23C6等，导致晶界附近含铬量减少，产生晶间腐蚀。碳含量越大，越易出现铬的化合物，因此减少焊缝中的含碳量，可以减少和避免形成铬的化合物，从而降低形成晶间腐蚀的倾向。降低焊丝中的含碳量，可以有效减少焊缝中的含碳量，但焊丝中含碳量减低影响焊丝的力学性能，因此在保证焊丝低碳的同时，提高焊丝学性能是目前需要解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的一是提供一种超低碳耐高温焊丝,在保证焊丝低碳的同时，能够提高焊丝的力学性能；本专利技术的目的二是提供一种超低碳耐高温焊丝的制备方法。本专利技术的上述技术目的一是通过以下技术方案得以实现的：一种超低碳耐高温焊丝，其化学组分按照质量百分比计：C为0.01～0.04％，Cr为22.0～24.0％，Si为1.5～3.5％，Ni为12.0～14.0％，Ti为0.5～1.2％，Mn为0.1～0.4％，Zr为0.2～0.5％，Sc为0.3～0.6％，Mo为0.1～0.3％，Nb为0.3～0.5％，Mg为3.0～5.0％，Al为0.6～1.2％，P为0.03～0.07％，S为0.02～0.05％，V为0.2～0.4％，B为1.3～1.6％，余量为Fe及其它不可避免的杂质元素。通过采用上述技术方案，超低碳含量，可以减少和避免在焊缝处形成铬的化合物，从而减少不锈钢发生晶间腐蚀，提高不锈钢的强度，延长其使用时长。加入Si，合金的熔点降低，线性膨胀系数小，因此不易产生结晶裂纹，熔化后具有良好的可焊性能和铸造性能。另外，Si作为脱氧元素，可以防止铁与氧化合，并可在加热炉中还原FeO。Ti、Zr、Sc、V以及B，有利于改善焊缝性能，细化裂缝金属的晶粒、降低焊接时生成焊接裂纹的倾向，能够提高焊缝的延性及韧性。加入少量的Ti能够使得合金钢在凝固过程中从熔体中析出初生TiAl3相，在晶格结构以及尺寸上该粒子与α(Al)基体非常接近，是Al原子在其上堆积的良好衬底，能够为α(Al)基体非均质形核提供核心，从而细化焊缝晶粒组织。加入Sc，初生Al3Sc颗粒的细晶强化以及次生Al3Sc质点的弥散析出强化和抑制再结晶所产生的亚结构强化，从而提高合金的强度。Sc成本高，为了降低Sc的含量，加入Zr形成弥散的Al3(Sc.Zr)粒子，Zr在合金中和Sc一起对合金产生了强烈的的细晶强化、亚结构强化、弥散强化及共格强化等强化作用。Mn起到微合金化、强韧化作用，而且还能够提高合金钢的抗应力腐蚀性能，Mn的加入可使Mg相沉淀均匀，从而降低了合金钢的腐蚀敏感性，特别是抗应力腐蚀开裂的能力得到明显提高，从而提高焊缝的力学性能。Mo在合金钢中能够提高钢的强度、硬度，细化晶粒，防止回火脆性和过热倾向，能够提高合金钢的塑性，减少产生裂纹的倾向，提高冲击韧性。加入Mg以后，Mg、Si原子在基体的晶面上聚集，形成溶质原子富集区，随着时效温度提高和时间的延长，Mg、Si原子进一步富集并趋向有序化，迅速长大成针状或棒状，Mg和Si会形成β(Mg2Si)强化相，提高焊丝的抗拉强度，同时加入Mg还能够使得制备的焊丝表面光洁。焊丝制备过程中合金的变形阻力随着Mg含量增加而增大，Mg含量高，不利于焊丝的成型加工，因此Mg为3.0～5.0％。本专利技术的进一步设置为：所述超低碳耐高温焊丝的化学组分按照质量百分比计：C为0.02％，Cr为23.5％，Si为2.5％，Ni为13.2％，Ti为0.8％，Mn为0.28％，Zr为0.35％，Sc为0.45％，Mo为0.22％，Nb为0.41％，Mg为4.3％，Al为0.9％，P为0.05％，S为0.04％，V为0.33％，B为1.45％，余量为Fe及其它不可避免的杂质元素。本专利技术的进一步设置为：所述超低碳耐高温焊丝的化学组分按照质量百分比计：C为0.03％，Cr为22.8％，Si为2.8％，Ni为13.6％，Ti为0.6％，Mn为0.35％，Zr为0.41％，Sc为0.52％，Mo为0.22％，Nb为0.41％，Mg为4.3％，Al为0.9％，P为0.05％，S为0.04％，V为0.33％，B为1.45％，余量为Fe及其它不可避免的杂质元素。本专利技术的上述技术目的二是通过以下技术方案得以实现的：一种超低碳耐高温焊丝的制备方法，具体包括如下步骤：步骤1、配料熔炼：按照配比量，称取各组分，然后加入到加热炉中进行熔炼；步骤2、精炼：加热炉内的各组分全部熔化后，加入精炼剂搅拌均匀,精炼剂占合金液总质量的0.3～0.5％；步骤3、铸造：精炼后，静置10～30min，除去合金液表面熔渣，铸造成铸锭：步骤4、线胚制备：铸锭加热，再热挤压成线胚；步骤5、拉拔：通过拔丝机拉伸步骤4制得的线胚，然后中间退火，再继续拉伸线胚至一定规格；步骤6、焊丝表面处理：对焊丝表面进行酸洗、抛光、钝化处理，得到成品焊丝。通过采用上述技术方案，原料熔化后，对合金液进行精炼，精炼的目的能够除去合金中的夹杂物，尽量清除或降低氧化物夹杂和气体，提高金属的净化程度。精炼后的合金液经过铸造和拉拔形成一定规格的焊丝，拉拔过程中线胚会产生加工硬化，导致塑性降低，容易出现胚线拉断的现象，因此在拉拔过程需要经过中间退火，恢复线胚的塑性，退火过程，线胚内部的位错密度降低，残余应力得到部分释放，线胚得到软化，使得拉拔能够继续进行，降低拉断线胚的可能。经过拉拔后的焊丝，表面会有润滑油等油污杂质，焊接过程中容易在不锈钢表面形成一层黑灰，酸洗的目的是除去焊丝表面的油污。抛光能够降低焊丝表面的粗糙度，在焊丝表面形成均匀致密的钝化膜，提高焊丝的耐腐蚀能力，另外抛光后的焊丝，可以使得焊丝送丝过程稳定，从而保证焊接过程的稳定。本专利技术的进一步设置为：所述步骤1中熔炼温度为1850～1950℃。通过采用上述技术方案，温度在1850～1950℃能够保证加入的各组分均能够熔化，形成均匀的合金液。本专利技术的进一步设置为：所述步骤2中精炼温度为1600～1700℃。通过采用上述技术方案，1600～1700℃条件下，精炼效果好。本专利技术的进一步设置为：所述步骤6中酸洗溶液为质量分数为15～20％的硫酸溶液，酸洗温度为30本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超低碳耐高温焊丝，其特征在于：所述超低碳耐高温焊丝的化学组分按照质量百分比计：C为0.01～0.04%，Cr为22.0～24.0%，Si为1.5～3.5%，Ni为12.0～14.0%，Ti为0.5～1.2%，Mn为0.1～0.4%，Zr为0.2～0.5%，Sc为0.3～0.6%，Mo为0.1～0.3%，Nb为0.3～0.5%，Mg为3.0～5.0%，Al为0.6～1.2%，P为0.03～0.07%，S为0.02～0.05%，V为0.2～0.4%，B为1.3～1.6%，余量为Fe及其它不可避免的杂质元素。/n

【技术特征摘要】
1.一种超低碳耐高温焊丝，其特征在于：所述超低碳耐高温焊丝的化学组分按照质量百分比计：C为0.01～0.04%，Cr为22.0～24.0%，Si为1.5～3.5%，Ni为12.0～14.0%，Ti为0.5～1.2%，Mn为0.1～0.4%，Zr为0.2～0.5%，Sc为0.3～0.6%，Mo为0.1～0.3%，Nb为0.3～0.5%，Mg为3.0～5.0%，Al为0.6～1.2%，P为0.03～0.07%，S为0.02～0.05%，V为0.2～0.4%，B为1.3～1.6%，余量为Fe及其它不可避免的杂质元素。


2.根据权利要求1所述的超低碳耐高温焊丝，其特征在于：所述超低碳耐高温焊丝的化学组分按照质量百分比计：C为0.02%，Cr为23.5%，Si为2.5%，Ni为13.2%，Ti为0.8%，Mn为0.28%，Zr为0.35%，Sc为0.45%，Mo为0.22%，Nb为0.41%，Mg为4.3%，Al为0.9%，P为0.05%，S为0.04%，V为0.33%，B为1.45%，余量为Fe及其它不可避免的杂质元素。


3.根据权利要求1所述的超低碳耐高温焊丝，其特征在于：所述超低碳耐高温焊丝的化学组分按照质量百分比计：C为0.03%，Cr为22.8%，Si为2.8%，Ni为13.6%，Ti为0.6%，Mn为0.35%，Zr为0.41%，Sc为0.52%，...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛兰秀，
申请(专利权)人：常州长海焊材有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32