本发明专利技术公开了一种镍基合金焊丝，其化学成分重量百分比为：C0.01~0.1%，Mn≤0.5%，Si≤0.5%，Cr29~32%，Mo3~4%，Nb+Ta2~3%，Ti0.2~1.0%，Al0.3~1.0%，Fe7~9%，S≤0.005%，P≤0.01%，其余为Ni，Ni≤55%，及不可避免杂质。本发明专利技术镍基合金焊丝，能够使用耐蚀合金要求的镍基合金板材焊接，其熔敷金属具有如下性能指标：屈服强度（σs）≥550MPa；抗拉强度（σb）≥750MPa；延伸率（δ）≥40%；冲击韧性（AKV，20℃）≥90J/cm2。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于焊接材料领域，特别涉及一种镍基合金焊丝，主要用于镍基合金体系中耐蚀合金的焊接或者耐蚀合金与碳钢、不锈钢等异种钢的焊接使用。
技术介绍
在ASME 标准中 5. 14 (Specification for Nickel and Nickel Alloy BareWelding Electrodes and Rods)相关的镇基合金焊丝标准ERNiCrFe-7成分为C<0. 04%,Mn ( I. 0%, Si ( 0. 5%,Cr28-31. 5%, Mo ( 0. 5%, (Nb+Ta) ( 0. 1%, Ti ( I. 0%, Al ( I. 10%,Fe7-ll%，S ^ 0. 015%, P ^ 0. 02%，余者为Ni，以及其他不可避免的杂质元素。中国专利号98116301是一种适合制造用于焊接超级双相或超级奥氏体不锈钢的金属丝的镍基合金，指出成分为24. 5% < Cr彡26. 5%，13. 5彡Mo彡16. 5%，余量为镍、任选的一种或多种辅助合金成分和工艺所带入的杂质，该辅助合金成分选自氮，铝和镁，并由此制造的电极。中国专利号94102564给出的是一种镍基合金，其化学成分(重量％)为Cr2(T35%，Cu 或 SiO. 5 I. 5%, RE0. 01 0. 3%, CO. 01 0. 2%, Fe < 2%，余为 Ni。中国专利号200910227721给出的是一种镍基焊条，主要针对的是焊条药皮的配方组成和含量。中国专利号200580039370提出了一种镍基高温合金，其化学组成(以重量％表示):7. 7-8. 3Cr、5. 0-5. 25Co、2. 0-2. lMo、7. 8-8. 3W、5. 8-6. lTa、4. 9-5. 1A1、1. 3-1. 4Ti、0.11-0. 15Si、0. 11-0. 15Hf、200-750ppmC、50-400ppmB、0. l-5ppmS、5-100ppmY 和 / 或5_100ppmLao中国专利号200710144527是一种镍基焊丝，其主要成分要求为CO. 047%,SiO. 26%, Mn2. 67%, PO. 02%, SO. 006%, Ni73. 0%, Crl9. 51%, TiO. 28%, Nb2. 66%, Fel. 48%,CuO. 064% 等。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种镍基合金焊丝，能够使用耐蚀合金要求的镍基合金板材焊接，其熔敷金属具有如下性能指标屈服强度(os)彡550MPa、抗拉强度(ob)彡 750MPa、延伸率(8 )彡 40%、冲击韧性(AKV，20°C )彡 90J/cm2。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是一种镍基合金焊丝，其化学成分重量百分比为C0. oro. 1%，Mn ( 0. 5%，Si ( 0. 5%, Cr29 32%，Mo3 4%，Nb+Ta2 3%，Ti0. 2 I. 0%,A10. 3 I. 0%，Fe7 9%，S 彡 0. 005%,PS 0.01%，其余为Ni，且Ni ( 55%，及不可避免杂质。在本专利技术成分设计中本专利技术焊接材料采用Ni-Cr-Fe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Mo、Nb或Ta等元素。、C，是金属强化元素有效元素之一，同时也是镍基合金体系中保证高温强度重要元素之一，一定量C元素是必不可少的，但是C含量过多，将与合金体系中的Fe、Cr等元素结合，形成M23C6等碳化物，降低焊缝金属的腐蚀性能。根据焊缝热裂纹产生的机理，即由于晶粒间界面结合力弱于晶间结合强度的时候，在焊缝冷却过程中的拉伸应力的作用下，将产生裂纹，而间隙原子C是产生热裂纹的主要影响元素之一，因此为了避免或者降低焊缝金属热裂纹的敏感性，控制C含量在0. 1%以内。Cr，在本专利技术中，固溶强化也是高强度焊缝保证的路径之一，其中Cr元素固溶在C基体中，引起晶格畸变，产生弹性应力场，同时Cr元素也可以一定程度上降低固溶体堆垛层错能，使高温持久强度明显提高；第三就是Cr在高温合金Y基体中形成氧化膜，利用氧化膜的存在提高本专利技术中焊缝金属的抗高温氧化性能。综上所述，过低的Cr含量将会降低合金的抗氧化和耐腐蚀能力为了达到本专利技术的目的，必须保证Cr含量在15%以上；同时由于Cr也是铁素体形成元素，过高的Cr含量将导致焊缝冷却过程中出现先共析8铁素体， 慢冷时先共析S铁素体可以一定程度上转化成Y奥氏体，但是由于焊接过程是一个非平衡状态过程，过高的Cr含量导致先共析8铁素体必将不会完全转变，残留在焊缝组织的晶粒间，是S铁素体产生应力腐蚀开裂的主要因素之一。因此必将根据合金设计原则，综合考虑，本专利技术成分体系中的Cr含量在29 32%。Ni，是本专利技术成分体系中的基本元素，是构成固溶强化型奥氏体焊丝成分体系中的主要构成元素，在铁基高温合金中，为了稳定奥氏体，常用Ni元素进行合金化，含量通常为259^50%，以便铁素体基体转变成稳定的奥氏体基体。Ni含量高于55%以上时，将与H-Ni3Ti相的析出，对专利技术本合金体系焊缝金属的韧性和塑性性能无明显改善。本专利技术合金体系中合金元素Al、Ti、Nb等的加入，将与Ni形成、'(Ni3Al)相和、"(Ni3Nb)相，当焊丝在高温条件下进行服役时，可以通过相的析出，保证材料的高温强度。Mo,也是一种提高镍基合金高温强度兀素之一,本专利技术合金体系中添加一定量的Mo，是利用其原子较大，比Ni、Fe等原子大9% — 12%的特点，显著增大Ni基固溶体晶格常数，从而提高焊缝金属的屈服强度，同时，Mo能够改善奥氏体合金中Cl—引起的点腐蚀和缝隙腐蚀能力。但是由于Mo也是引起焊缝脆化的主要元素之一，因此必须严格限定其在合金体系中的含量，本专利技术为Mo含量为3% 4%。Nb和Ta的加入也是利用其典型的在奥氏体基体中的固溶强化作用，利用其溶解在Y相中，降低基体的堆垛层错能，提高焊缝金属的蠕变性能。但是，过高的Nb与Ta含量，将使焊缝产生Laves相，导致焊缝高温韧性以及腐蚀性能的下降，同时也将提高焊缝金属的再热裂纹的敏感性。因此，结合本专利技术合金体系中各元素综合作用的结果，设计Nb+Ta元素的含量在29^3%。Ti和Al，在镍基高温合金中，元素Al和Ti的加入各约有其含量的20%和10%进A Y固溶体中，起到固溶强化作用，剩余含量的Al将与Ni形成Ni3Al,进行沉淀强化作用，而Ti元素也将替代部分Al元素，形成Ni3 (Al，Ti)，加强沉淀强化作用；但是两种元素含量也不能过高，否则将增大相的尺寸，造成热力学上的非稳定性，从而影响合金体系的蠕变性能。本专利技术的有益效果同已有标准或者专利采用的Ni-Cr、Ni-Cr-Mo焊丝合金系统(抗拉强度(o b)为550-650MPa，延伸率(5 )彡20%)相比，本专利技术采用的Ni-Cr-Fe合金体系，不但具有更高的熔敷金属抗拉强度，同时具有更好的韧性以及延伸性能。本专利技术焊丝可以应用在镍基合金材料中的焊接应用，其典型力学性能要求如下屈服强度(os)彡550MPa，抗拉强度(ob)彡750MPa，延伸率(6 )彡40%，冲击韧性(AKV，20°C)彡 90J/cm2。具体实施方式 下面结合实施例对本本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种镍基合金焊丝，其化学成分重量百分比为：C？0.01~0.1%，Mn≤0.5%，Si≤0.5%，Cr？29~32%，Mo？3~4%，Nb+Ta？2~3%，Ti？0.2~1.0%，Al0.3~1.0%，Fe？7~9%，S≤0.005%，P≤0.01%，其余为Ni，且Ni≤55%，及不可避免杂质。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王宝森，朱双春，吴巍，许轲，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。