Cr-Ni-Mo系药芯焊丝及低合金高强钢的制备方法技术

本发明专利技术公开的Cr

【技术实现步骤摘要】
Cr
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Ni
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Mo系药芯焊丝及低合金高强钢的制备方法


[0001]本专利技术属于电弧增材制造领域，具体涉及Cr
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Ni
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Mo系药芯焊丝。
[0002]本专利技术还涉及低合金高强钢的制备方法。

技术介绍

[0003]Cr
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Ni
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Mo系高强度合金钢作为工程结构钢在我国经济很多方向得到广泛应用，主要是因为其强度大、成本低廉和冷热加工成型性好。
[0004]目前我国对Cr
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Ni
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Mo系高强度合金钢主要采用传统减材制造的方法，材料浪费严重，具有很多缺点。电弧增材制造技术加工成型所需时间较短、所需投入较小以及零件可以整体加工成型。目前电弧增材制造用焊丝均采用传统焊丝，晶粒粗化严重，力学性能存在明显各向异性。因此，开展针对于Cr
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Ni
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Mo系高强度合金钢的电弧增材制造用金属型药芯焊接材料及沉积金属组织演变的研究具有重要的意义。
[0005]低合金钢因为其高强度、高韧性等一系列优秀特点广泛应用于大载荷、承受大作用界面的大零部件，比如汽轮机甲板，风机叶轮。但传统减才制造存在原材料浪费严重，加工效率低等一系列缺点，所以，研究一种新型电弧增材制造用药芯焊丝用于低合金高强钢制造，对于大型工业产业有重要意义。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供Cr
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Ni
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Mo系药芯焊丝，用以实现增材制造优良低合金高强钢。
[0007]本专利技术的另一个目的是提供低合金高强钢制备方法。
[0008]本专利技术所采用的第一个技术方案是，Cr
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Ni
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Mo系药芯焊丝，药芯焊丝包括药芯和钢皮，所述药芯按质量百分比具体包括：钛铁粉3.00％，镍粉10％～18％，铬粉6％～15％，钼粉1％～5％，铝镁粉1％，硼粉0.05％，Ce2O
3 0.2％，铁粉余量，以上组分质量百分比之和为100％。
[0009]本专利技术第一个技术方案的特点还在于：
[0010]其中钢皮为低碳钢。
[0011]其中药芯焊丝中药芯粉末的填充量为18wt.％
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24wt.％。
[0012]本专利技术的第二个技术方案是，低合金高强钢制备方法，采用Cr
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Ni
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Mo系药芯焊丝，具体按以下步骤实施：
[0013]步骤1，按质量百分比称取钛铁粉3.00％，镍粉10％～18％，铬粉6％～15％，钼粉1％～5％，铝镁粉1％，硼粉0.05％，Ce2O
3 0.2％，铁粉余量，以上各组分质量百分比之和为100％；将称量的各组分合金粉末均匀混合并烘干；
[0014]步骤2，将低碳钢带经过拉丝机轧制成U型焊带，然后将步骤1中得到的混合金粉填进U型焊带并随着拉丝机轧制成O型焊丝；使用无水乙醇将焊丝表面清洁，对粗焊丝进行减径得到所需直径的焊丝；
[0015]步骤3，将步骤2中所得焊丝置于焊接设备中，逐层进行电弧增材制造并冷却，堆焊完成后得到所需低合金高强钢。
[0016]本专利技术第二个技术方案的特点还在于：
[0017]其中步骤l烘干过程中烘干温度为250℃
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300℃，烘干时间为2.5h；
[0018]其中步骤3的焊接工艺采用MAG焊，保护气体为90％Ar+10％CO2气体；
[0019]其中步骤3的焊接方式采用单道或摆弧沉积；
[0020]其中步骤3中的焊接工艺参数为：焊接电流为165A～175A，焊接电压为21V～23V，焊接速度为0.10m/min～0.20m/min；
[0021]其中步骤3的冷却工艺采用控制温度原则，层间温度控制在120℃～220℃，每层层高2.5mm～4.5mm。
[0022]本专利技术的有益效果是：
[0023]本专利技术的Cr
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Ni
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Mo系药芯焊丝具有至少以下有益效果：
[0024]1.相比采用实心焊丝，本专利技术的增材制造用药芯焊丝为金属型药芯焊丝，生产过程较为简单且周期较短，成分简单易控制，成本较低，该焊丝焊接过程中热传输效率更高，熔覆率更高；
[0025]2.本专利技术的药芯焊丝中，Cr元素能对合金钢起到很好的固溶强化作用，并使钢的抗拉强度得以提升，而且可以增加合金钢的淬透性，Cr的存在会降低碳的活度，加大碳扩散的难度，阻碍针状铁素体的形核和长大；Ni一般是为了改善焊缝金属低温冲击韧性；Mn也可以降低奥氏体组织冷却相变温度，焊缝金属中加入适量Mn元素有利于马氏体和针状铁素体组织形成，抑制粗大的FSP和PF生成；Si和Mn元素能产生联合脱氧的作用，避免焊接时Mn被过度氧化烧损的同时又可损降低焊缝中氧含量，从而确保熔敷金属的强度；Mo元素具有提高淬透性、固溶强化以及延迟相变与再结晶的作用。
[0026]3.本专利技术中的Cr
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Ni
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Mo系药芯焊丝用于增材制造，成型质量优良，烟尘弧光较小，对环境保护有重要意义。
[0027]本专利技术的低合金高强钢制备方法至少有以下有益效果：
[0028]1.传统制造工艺存在材料浪费严重，采用CNC加工，材料收得率不足13％；生产周期长，叶轮叶片曲面形状复杂，加工时间长；采用手工电弧焊将叶片同轮盘焊接，服役过程中接头处易开裂；CNC加工时间较长，增加叶轮制造成本等问题。电弧增材制造具有极小的投入与浪费比，用该方法制造的零件具有致密度高，结合强度好等优点；
[0029]2.电弧增材制造具有沉积效率高，设备成本低等优点，其发展将有力促进工业产品生产的低耗化、绿色化、短周期化，成为未来工业创新的重要立足点；
[0030]3.采用Cr
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Ni
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Mo系药芯焊丝进行增材制造，焊后焊缝成型优良，表面具有光泽，无气孔焊渣等缺陷。采用MAG焊，保护气体为90％Ar和10％CO2，能极大程度上减少焊接过程中的飞溅。
附图说明
[0031]图1是本专利技术实施例1制备的低合金高强钢微观组织图；
[0032]图2是本专利技术实施例2制备的低合金高强钢微观组织图；
[0033]图3是本专利技术实施例3制备的低合金高强钢微观组织图；
[0034]图4是本专利技术实施例4制备的低合金高强钢微观组织图；
[0035]图5是本专利技术实施例5制备的低合金高强钢微观组织图。
具体实施方式
[0036]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。
[0037]本专利技术提供了一种增材制造用Cr
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Ni
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Mo系药芯焊丝，药芯焊丝包括药芯和钢带，药芯按质量百分比由以下组分组成：钛铁粉3.00％，镍粉10％～18％，铬粉6％～15％，钼粉1％～5％，铝镁粉1％，硼粉0.05％，C本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.Cr
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Ni
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Mo系药芯焊丝，其特征在于，药芯焊丝包括药芯和钢皮，所述药芯按质量百分比具体包括：钛铁粉3.00％，镍粉10％～18％，铬粉6％～15％，钼粉1％～5％，铝镁粉1％，硼粉0.05％，Ce2O
3 0.2％，铁粉余量，以上组分质量百分比之和为100％。2.根据权利要求1所述的Cr
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Ni
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Mo系药芯焊丝，其特征在于，所述钢皮为低碳钢。3.根据权利要求1所述的Cr
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Ni
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Mo系药芯焊丝，其特征在于，所述药芯焊丝中药芯粉末的填充量为18wt.％
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24wt.％。4.低合金高强钢制备方法，采用权利要求1～3所述的Cr
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Ni
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Mo系药芯焊丝，其特征在于，具体按以下步骤实施：步骤1，按质量百分比称取钛铁粉3.00％，镍粉10％～18％，铬粉6％～15％，钼粉1％～5％，铝镁粉1％，硼粉0.05％，Ce2O
3 0.2％，铁粉余量，以上各组分质量百分比之和为100％；将称量的各...

【专利技术属性】
技术研发人员：张敏，王新宝，高俊，张志强，朱子越，李毅，刘峻青，刘智博，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：