【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于焊丝及其制备领域，具体涉及一种cr16ni4-6型不锈钢专用焊丝及其制备方法和应用。
技术介绍
1、水轮机转轮是水电站发电的核心部件，大型水轮机转轮采用fe-cr-ni-mo系马氏体不锈钢材料制成，具有较高的强度、良好的耐磨性能、抗应力腐蚀性能、抗空蚀性能和抗疲劳性能。
2、马氏体不锈钢转轮为铸焊结构，叶片、上冠、下环分别单独铸造，再组焊成整体。马氏体不锈钢焊接时，容易产生焊接接头脆化和冷裂纹。由于导热性较差，具有较大的过热倾向，尤其是焊接冷却速度慢时，其晶粒容易长大粗化，使塑性、韧性降低，将会引起接头的脆化；材料导热性差还会引起较大的焊后残余应力，如果有氢的作用并且焊接结构的厚度和拘束度大，焊接时会有较大的淬硬倾向和冷裂纹倾向。
3、焊接马氏体不锈钢转轮的典型焊接材料有两种，第一种焊接材料是er309l、er316l奥氏体不锈钢焊丝，能使焊接接头获得较高的塑性，但强度偏低，另外焊接接头还可能出现热裂纹以及应力腐蚀开裂的问题；第二种焊接材料可选用er410nimo马氏体不锈钢焊丝，用此焊丝焊接的接头强度与母材相一致，但塑性指标较差，容易产生微裂纹，对焊接工艺的要求严格，此外焊后状态的冲击值偏低，需要经过高温回火处理后接头的力学性能才能满足使用要求。
4、水轮机转轮在生产和使用过程中出现裂纹是水电站普遍存在的问题，至今国内外技术人员都无法完全避免裂纹的产生。在制造转轮时，如果焊接工艺不当就会在焊缝和热影响区产生裂纹；在转轮的运行期间叶片部位受力集中，并承受着长期的交变应力，是整个转
技术实现思路
1、本专利技术为了解决现有技术中存在的上述技术问题，提供一种不用焊后热处理的用于马氏体不锈钢以及马氏体不锈钢与碳素钢组成的异种钢水轮机转轮焊接及补焊通用的不锈钢焊丝及其制备方法和应用。
2、本专利技术的技术方案通过以下方式实现：
3、本专利技术的目的之一在于提供一种中猛高氮不锈钢焊丝，该焊丝的化学成分按质量百分比表示：c≤0.04％，si≤1.0％，mn：1.0％～3.5％，s≤0.010％，p≤0.010％，cr：16.5％～18.0％，ni：5.0％～7.0％，mo：0.4％～0.8％，n：0.07％～0.12％，余量为fe和不可避免的杂质。
4、其中：
5、c：含有大量的c时会与cr元素结合形成cr23c6析出物，损害焊缝的耐腐蚀性能，所以将其含量的上限设定为0.04％。
6、si：si虽然能够改善焊接熔池的流动性，但是会增加热裂纹的敏感性，所以将其含量的上限设定为1.0％。
7、mn：mn作为奥氏体化元素，能够促进奥氏体组织的形成，同时mn能够优先与s元素结合，从而避免形成含s的低熔点共晶物，为进一步降低热裂倾向，将s、p含量的上限设定为0.010％，避免含s、p等元素的低熔点共晶物的形成。但是mn含量超过3.5％时，焊缝中会形成较多的氧化物，对韧性不利。因而，mn含量设定为1.0％～3.5％。进一步优选mn的含量为1.5％～2.5％。
8、cr：本专利技术旨在提供一种cr16ni4-6型不锈钢专用焊丝，焊丝成分需要与母材适配，因此，cr含量设定为16.5％～18.0％，cr是不锈钢中的主要合金元素之一，使焊缝获得良好的耐腐蚀性能。
9、ni：ni对焊缝的韧性十分有利，ni的含量过低时焊缝的韧性较差。而ni的含量过高会使焊缝金属形成全部的奥氏体组织，造成焊缝的强度无法满足设计要求。因而，ni含量设定为5.0％～7.0％。
10、mo：mo对焊缝的耐腐蚀性能有利，但是作为铁素体形成元素会促进焊缝中铁素体组织的形成，而铁素体组织含量过高时会降低焊缝的韧性。本专利技术中的cr含量较高，由于cr也是一种铁素体形成元素，因而mo含量设定为0.4％～0.8％。
11、n：本专利技术希望提高焊缝的强度，n是必需的一种合金化元素，同时考虑到n是奥氏体化元素，能够促进奥氏体组织的形成，奥氏体组织能够溶解更多的c元素并且可以降低第二相的析出倾向，所以将其含量的下限设定为0.07％。但是n存在一定的溶解度极限，同时考虑到n会增加焊缝的气孔敏感性，所以将其含量的上限设定为0.12％。
12、进一步限定，焊丝的化学成分按质量百分比表示：c≤0.04％，si：0.2％～0.8％，mn：1.5％～2.5％，s≤0.010％，p≤0.010％，cr：16.5％～18.0％，ni：5.0％～7.0％，mo：0.4％～0.8％，n：0.07％～0.12％，余量为fe和不可避免的杂质。
13、进一步限定，焊丝的化学成分按质量百分比表示：c：0.025％，si：0.35％，mn：2.4％，s：0.0081％，p：0.0074％，cr：16.6％，ni：6.5％，mo：0.62％，n：0.072％，余量为fe和不可避免的杂质。
14、进一步限定，焊丝的化学成分按质量百分比表示：c：0.017％，si：0.48％，mn：2.2％，s：0.0097％，p：0.0065％，cr：17.7％，ni：6.6％，mo：0.55％，n：0.089％，余量为fe和不可避免的杂质。
15、进一步限定，焊丝的化学成分按质量百分比表示：c：0.031％，si：0.62％，mn：1.8％，s：0.0053％，p：0.0086％，cr：17.3％，ni：5.4％，mo：0.48％，n：0.11％，余量为fe和不可避免的杂质。
16、进一步限定，上述不锈钢焊丝的熔敷金属的抗拉强度≥850mpa，断后伸长率≥18.0％，0℃冲击吸收能量≥60j。
17、本专利技术的目的之二是提供一种上述不锈钢焊丝的制备方法，该方法包括中频冶炼、电渣重熔、锻造、轧制和拉拔工艺。
18、本专利技术的目的之三是提供一种上述不锈钢焊丝的应用，具体的该焊丝用于焊接及补焊0cr16ni(4～6)mo型马氏体不锈钢以及马氏体不锈钢与碳素钢组成的异种钢水轮机转轮。
19、进一步限定，用于cr16ni5型马氏体不锈钢的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种中猛高氮不锈钢焊丝，其特征在于，焊丝的化学成分按质量百分比表示：C≤0.04％，Si≤1.0％，Mn：1.0％～3.5％，S≤0.010％，P≤0.010％，Cr：16.5％～18.0％，Ni：5.0％～7.0％，Mo：0.4％～0.8％，N：0.07％～0.12％，余量为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的焊丝，其特征在于，焊丝的化学成分按质量百分比表示：C≤0.04％，Si：0.2％～0.8％，Mn：1.5％～2.5％，S≤0.010％，P≤0.010％，Cr：16.5％～18.0％，Ni：5.0％～7.0％，Mo：0.4％～0.8％，N：0.07％～0.12％，余量为Fe和不可避免的杂质。
3.权利要求1或2所述的不锈钢焊丝的熔敷金属，其特征在于，抗拉强度≥850MPa，断后伸长率≥18.0％，0℃冲击吸收能量≥60J。
4.权利要求1或2所述的不锈钢焊丝的制备方法，其特征在于，该方法包括中频冶炼、电渣重熔、锻造、轧制和拉拔工艺。
5.权利要求1或2所述的不锈钢焊丝的应用，其特征在于，该焊丝用于焊接及补焊0
6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，用于Cr16Ni5型马氏体不锈钢的焊接及补焊或Cr16Ni5+碳钢之间的焊接。
7.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，焊接及补焊时不需进行焊后热处理工序。
8.权利要求5-7任一项所述的应用中采用的焊接工艺，其特征在于，焊接及补焊时采用熔化极活性气体保护焊或钨极氩弧焊。
9.根据权利要求8所述的焊接工艺，其特征在于，熔化极活性气体保护焊参数：电流类型为DCEP，焊接电流为200～260A，电弧电压为28～32V，保护气体选用(97％～95％)Ar+(3％～5％)CO2混合气体，焊接过程中气体流量为15～20L/min，层间温度小于150℃；钨极氩弧焊参数：电流类型为DCEN，焊接电流为120～200A，保护气体为Ar，焊接过程中气体流量为12～15L/min，层间温度＜150℃。
10.权利要求5-7任一项所述的应用获得的焊缝，其特征在于，疲劳裂纹扩展速率≤3×10-14ΔK5.25。
...【技术特征摘要】
1.一种中猛高氮不锈钢焊丝，其特征在于，焊丝的化学成分按质量百分比表示：c≤0.04％，si≤1.0％，mn：1.0％～3.5％，s≤0.010％，p≤0.010％，cr：16.5％～18.0％，ni：5.0％～7.0％，mo：0.4％～0.8％，n：0.07％～0.12％，余量为fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的焊丝，其特征在于，焊丝的化学成分按质量百分比表示：c≤0.04％，si：0.2％～0.8％，mn：1.5％～2.5％，s≤0.010％，p≤0.010％，cr：16.5％～18.0％，ni：5.0％～7.0％，mo：0.4％～0.8％，n：0.07％～0.12％，余量为fe和不可避免的杂质。
3.权利要求1或2所述的不锈钢焊丝的熔敷金属，其特征在于，抗拉强度≥850mpa，断后伸长率≥18.0％，0℃冲击吸收能量≥60j。
4.权利要求1或2所述的不锈钢焊丝的制备方法，其特征在于，该方法包括中频冶炼、电渣重熔、锻造、轧制和拉拔工艺。
5.权利要求1或2所述的不锈钢焊丝的应用，其特征在于，该焊丝用于焊接及补焊0...
【专利技术属性】
技术研发人员：焦帅杰，陈波，李向阳，王慧源，王国佛，金喜庆，周宝金，毕沿苹，郭旭超，张碧莹，马健朝，徐亦楠，郝增龙，杨再勋，丛文龙，
申请(专利权)人：哈尔滨威尔焊接有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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