一种不锈钢焊接材料、焊丝及焊丝盘条，其重量百分比化学成分为：Ｃ?０～０．０３％，Ｍｎ?０．５～１．０％，Ｓｉ?０．５～１．０％，Ｃｒ?１２．５～１４．５％，Ｔｉ?０．２～０．３％，Ｎｉ?５．５～６．５％，Ｓ?０～０．０１５％，Ｐ?０～０．０２％，其余为Ｆｅ及其他不可避免的杂质元素。该不锈钢焊接材料在铁素体不锈钢以及马氏体和铁素体双相不锈钢焊接中应用可代替奥氏不锈钢材料。该不锈钢焊接材料适合在热输入为５～７ｋＪ／ｃｍ的条件下进行焊接。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及焊接材料和焊接工艺，特别是涉及铁素体不锈钢焊接材料和其焊接工 艺。
技术介绍
12% Cr铁素体不锈钢在铁路货车车体制造中得到越来越广泛的应用，目前该钢 种的焊接采用 ASME(American Society of Mechanical Engineers 机械工程师学会) SFA-5.9(不锈钢光焊丝和填充丝标准)中的ER308L焊丝进行焊接。由于ER308L属于奥氏 体不锈钢体系，而母材为铁素体不锈钢，由于在铁路货车运媒等潮湿酸性环境中将不可避 免的发生电偶腐蚀，因此，用ER308L等奥氏体不锈钢焊接的铁素体不锈钢在一定程度上影 响其车体的使用期限。但是由于铁素体不锈钢在焊接热循环作用下，热影响粗晶区晶粒的 急剧长大将严重降低热影响粗晶区的韧性，通常的铁素体焊丝韧性很差，韧脆转变温度一 般在室温(25°C)以上，如ER430等。这类铁素体焊丝只有在对焊接接头不作很高要求时才 用。因此，为了改善焊接接头的韧性性能，采用具有良好低温韧性的奥氏体不锈钢焊丝进行 焊接，可以在一定程度上改善焊接接头的整体韧性，这也是奥氏体不锈钢焊丝在铁素体不 锈钢钢材焊接中获得应用的主要原因。另外，由于奥氏体焊接材料中含有昂贵的金属Ni，不但增大用户的使用成本，而且 由于焊接材料成分体系与母材成分的巨大差别将使得焊接接头极易发生电偶腐蚀而降低 接头的使用寿命。因此在铁路货车运媒等潮湿酸性环境中容易发生电偶腐蚀的情况下所用 的铁素体不锈钢，如12% Cr铁素体不锈钢，需要一种具有更好的性价比和抗电偶腐蚀能力 的铁素体不锈钢焊接材料。
技术实现思路
为了解决铁素体不锈钢以及马氏体和铁素体双相不锈钢长期使用奥氏体焊接材 料进行焊接时存在的上述问题，本专利技术提供一种不锈钢焊接材料，不仅具有与奥氏体焊接 材料等同的接头韧性，而且是更经济的低铬不锈钢焊接材料。本专利技术的不锈钢焊接材料，其化学成分(重量％)为CO 0.03%，Mn 0. 5 1.0%，Si 0.5 1.0%，Cr 12. 5 14. 5%，Ti 0.2 0.3%，Ni 5. 5 6.5%，S 0 0. 015%，P 0 0. 02%，其余为Fe及其他不可避免的杂质元素。本专利技术还提供一种不锈钢焊丝盘条，其化学成分(重量％ )为CO 0. 03%, Mn 0.5 1.0%，Si 0.5 1.0%，Cr 12. 5 14. 5%，Ti 0. 2 0. 3%，Ni5. 5 6. 5%，S 0 0. 015%, P 0 0. 02%，其余为Fe及其他不可避免的杂质元素。本专利技术又提供一种不锈钢焊丝，其化学成分(重量％ )为C 0 0.03%，Mn 0· 5 1· 0%， Si 0· 5 1· 0%, Cr 12. 5 14· 5%, Ti 0· 2 0· 3%, Ni 5· 5 6· 5%， S 0 0. 015%，P 0 0. 02%，其余为Fe及其他不可避免的杂质元素。本专利技术还提供不锈钢焊接材料、盘条以及焊丝在铁素体不锈钢以及双相不锈钢(马氏体和铁素体)的焊接中的用途。特别是在铁路货车车体制造中得到越来越广泛应用的12% Cr铁素体不锈钢中的用途。本专利技术的焊接材料、焊丝及其盘条采用Fe-Cr-Ni合金系统，在严格控制S、P元 素含量的基础上，适当加入少量的Ti元素，将化学成分(质量％ )控制为C0 0. 03%， MnO. 5 1. 0%, SiO. 5 1. 0%, Crl2. 5 14. 5%, TiO. 2 0. 3%, Ν 5. 5 6. 5%, SO 0. 015%, PO 0. 02%，余者为Fe，以及其他不可避免的杂质元素。C是金属强化元素有效元素之一，一定量C元素是必不可少的，但是C含量不能太 多，过剩的C固溶在马氏体基体中形成孪晶马氏体而严重降低熔敷金属的韧性。因此本发 明的焊接材料中碳含量控制为0 0. 03%。Cr 是不锈钢焊接材料中最为重要的元素之一，是抗腐蚀性能的保证。为与12% Cr基体具有等同的抗腐蚀性能而加入一定量的Cr元素，同基材相比，Cr的加入量稍高，这 是由于焊缝组织在凝固过程中是一个非平衡状态的铸造过程，和基体的连铸、热轧得到的 组织不同。因此Cr含量控制在12.5 14.5%。Ni是奥氏体形成元素，是改善金属的低温韧性元素之一。因此为了保证其熔敷金 属具有一定的塑韧性，成分体系中需加入适当含量的M元素；过低的M元素含量对熔敷金 属韧性改善不显著，过高则不但会提高焊丝的成本，也会在熔敷金属中形成过量的残余奥 氏体，不利熔敷金属韧性性能。因此本专利技术中将Ni控制在5. 5 6. 5%。Ti 研究表明，细晶强化是唯一的对强度和韧性均有贡献的强化方式。为了进一步 提高熔敷金属韧性，可使韧性良好的低碳板条马氏体组织进一步细化，为此本专利技术加入一 定的Ti。由于N和Ti具有极强的结合力，且TiN颗粒能稳定地存在于1535°C的液态钢水 中，为同是体心立方的铁素体形核提供核心，从而最终细化组织晶粒。Ti含量过低，形成的 异质形核核心太少，起不到细化晶粒的作用。由于Ti是非常活泼的元素，极易氧化，Ti含 量过多，将在冶炼过程中容易形成较难去除的夹渣，影响铸坯的质量和元素的收得率。因此 本专利技术中将Ti控制在0. 2 0. 3%。Mn 是熔敷金属具有一定强度的保证，同时Mn也具有在熔池过程中脱硫和脱氧的 作用。本专利技术中Mn控制在0.5 1.0%。Si 一方面有助于熔池阶段熔池的流动性得到改善，另一方面也有助于与氧结合 形成夹渣物上浮，从而降低熔池中氧的含量。本专利技术汇总Si控制在0. 5 1. 0%。对于本专利技术的不锈钢焊接材料，按照其化学成分，利用schaeffle相图进行组织 预测的结果，本专利技术的不锈钢焊接材料为马氏体和铁素体(M+F)组织，而传统ER308L为奥 氏体和铁素体(A+F)组织，其中铁素体含量在该两种焊接材料中占有少量比例(分别为5% 和9%左右)。基于上述各合金元素作用的原理，设计的本专利技术的铁素体不锈钢焊接材料、焊丝 盘条及焊丝，不仅达到等同已有焊接材料的性能，同时具有良好的性价比。本专利技术的不锈钢 焊接材料可以解决铁素体类不锈钢以及马氏体+铁素体双相不锈钢的焊接材料问题，也就 是长期使用奥氏体焊接材料进行焊接，由于奥氏体焊接材料中含有昂贵的金属Ni，不但增 大用户的使用成本，而且由于焊接材料成分体系与母材成分的巨大差别使得焊接接头极易 发生电偶腐蚀而降低接头的使用寿命。本专利技术的不锈钢焊接材料、焊丝及盘条可以通过常规的不锈钢焊接材料、焊丝及盘条的制造工艺得到。例如盘条流程可以是VOD (真空冶炼)一模铸(如30kg)—锻造(如48 X 48mm的)方型板坯一加热(如 10500C )—轧制一(如φ 6. 5mm的)盘条一酸洗一入库。焊丝流程可以是 盘条加热至(如1050°C )—拉拔一退火一拉拔一酸洗一退火一拉拔成(如ψ 1. 2mm的)焊丝一检验一包装一入库。本专利技术还提供不锈钢焊接材料及焊丝在铁素体不锈钢及马氏体和铁素体双相不 锈钢中的用途，特别是在12% Cr铁素体不锈钢中的应用以及铁路货车车体制造中的用途。另一方面，本专利技术还提供不锈钢焊丝的焊接方法。本专利技术的上述成分的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种不锈钢焊接材料，其重量百分比化学成分为：Ｃ０～０．０３％，Ｍｎ０．５～１．０％，Ｓｉ０．５～１．０％，Ｃｒ１２．５～１４．５％，Ｔｉ０．２～０．３％，Ｎｉ５．５～６．５％，Ｓ０～０．０１５％，Ｐ０～０．０２％，其余为Ｆｅ及其他不可避免的杂质元素。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王宝森，朱双春，许轲，毕洪运，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]
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