奥氏体-铁素体不锈钢气体保护焊丝制造技术

本发明专利技术公开了一种奥氏体－铁素体不锈钢气体保护焊丝，是一种焊接材料，它按重量比例包含以下的组分：Ｃ：≤０．０３％；Ｓｉ：０．４～０．８％：Ｃｒ：１９．５～２２．０％；Ｓ：≤０．０１０％；Ｐ：≤０．０２０％，以及余量的Ｆｅ及其它不可避免的杂质。本发明专利技术的奥氏体－铁素体不锈钢气体保护焊丝用Ｎｉ量少，节约了成本；利用本发明专利技术的焊丝所焊接的焊缝抗拉能力强，牢固结实、耐腐蚀性好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种焊接材料，尤其是适用于铁路货车用屈服强度在295 400MPa、 含Crl0.5~12.5%、 NiO,3 1.0X不锈钢的焊接，以及上述不锈钢与耐大气腐蚀钢的焊丝。
技术介绍
铁路货车车体用TCS (Teilu Cheti Stainless steel，铁路车体用不锈钢)不锈钢是 铁素体不锈钢，该钢的特点是含Crl0.5 12.5%， Ni0.3~1.0%，是一种低成本的经济型 不锈钢。在铁路货车使用TCS不锈钢的主要目的是耐大气腐蚀。该钢种目前还没有专 用的气体保护焊用焊接材料，只是参照国外标准，选用含019.5 22.0%和Ni9.0 11.0%的焊丝。含019.5 22.0%和Ni9.0 11.0X的焊丝主要用于Cr和Ni含量较高 的传统不锈钢的焊接，该类焊丝特点是耐较强腐蚀介质的性能较好。选用高Cr和Ni 焊丝用来焊接TCS不锈钢主要存在两个问题1)与母材相比，焊缝的Cr和Ni含量 过高，导致焊缝和母材的电极电位差距较大，在使用过程中容易产生源电池，造成不 均匀腐蚀；2)焊缝中的Ni含量达到了母材的IO倍，而Ni含量过高使得焊接材料的 成本直线增加，不利于TCS不锈钢的大量推广应用。此外，在焊接TCS不锈钢和耐大气腐蚀钢异性接头时，采用的是含Cr22.5 24.5% 和Nil2.0 14.0X的焊丝，其Cr、 Ni含量更高一些。传统的实验表明，将含019.5 22.0%和Ni9.0 11.0X焊丝的Cr和Ni当量降低 至TCS不锈钢的水平，会直接导致焊缝金属显微组织粗化，脆性增加，韧性下降，因 此不适合做焊接材料。到目前为止，还没有专用的并且价格相对低廉的焊接材料，只 能以高额的代价换取相对稳定的性能。N在近几年中被人们认为是可以有效代替Ni的一种途径。在不锈钢中加入一定量 的N可以有效提高Ni当量。但是对于焊缝而言，N存在明显的缺点1)在溶解度方 面，N与C有一些类似，高温时的溶解度较高，降到常温时溶解度剧烈下降，因此， N作为焊接材料可加入量非常有限，超过0.15%，就会形成间隙固溶体，使基体金属 强烈固溶，这样，使焊缝的硬度大幅度增加，韧性明显下降。2) N会明显降低焊接材 料的焊接工艺性能，加入过量的N，会使焊缝容易产生气孔，电弧燃烧不稳定，焊接 飞溅增加等等。总之，以N为主的焊接材料应用受到了很大限制。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种用Ni量低、成本低的不锈钢焊丝，可以在常 规工艺下确保焊接接头的强度、低温一40"C的冲击韧性，同时耐腐蚀性能优于不锈钢 母材。本专利技术的奥氏体一铁素体不锈钢气体保护焊丝，包括以下重量百分比的组分 C:《0.03%;Si: 0.4 0.80/。； Cr: 19.5 22.0%; S:《0.010%; P:《0.020%， 以及余量的Fe及其它不可避免的杂质。所述焊丝还含有Mn : 5.5 6.5%， Ni: 5.5 8.5%。本专利技术的奥氏体一铁素体不锈钢气体保护焊丝用Ni量少，节约了成本，有利于推 广铁素体不锈钢在铁路货车车体上的应用；利用本专利技术的焊丝所焊接的焊缝抗拉能力 强，牢固结实、耐腐蚀性好；利用本专利技术的焊丝可以用来焊接铁素体不锈钢与屈服强 度在450MPa以上耐大气腐蚀钢异种钢的焊接，其焊接接头性能冲击韧性良好；利用 本专利技术的焊丝进行焊接时，焊接工艺良好，熔滴过渡平稳，飞溅少。具体实施例方式本专利技术解决技术问题进行如下考虑1) 对于TCS不锈钢，设计焊接材料所要考虑的重点在于保证焊缝中的一定比例 的奥氏体和铁素体，可以用Ni当量概念代替Ni含量。Ni当量过低，焊缝中的铁素体 含量大幅度增加，晶粒粗化，对焊缝的韧性不利。如果Ni当量过高，焊缝中的奥氏体 含量过高，屈服强度无法保证。为此，只是适度地增加Mn或Mn、 N含量，降低Ni 含量，但是Ni当量的变化有限。2) 增加Mn含量可以有效提高焊丝的Ni当量，但是，Mn对于提高Ni当量的作 用比较有限。试验表明，每增加2。/。的Mn， Ni当量提高l。/。，因此，只能在一定范围 内应用。生产实践表明，Mn含量过高，影响材料的加工性能，单纯讲Mn的加入量应 当控制在8%以下。下面以具体实施例进一步详述采用0.3t电炉，选用低S、 P废钢进行焊丝钢冶炼。冶炼过程中注意控制钢中气体 含量，对冶炼工艺无特殊要求。冶炼后将焊丝钢轧制成方坯，然后扎成盘条，最后拉 拔成规格为4)1.2mm的焊丝。焊丝钢的化学成分见表l。表l中的序号l-6为本专利技术 实施例焊丝，序号7为遵照AWS (American Welding Society,美国焊接协会)A5.9不锈钢光焊丝和填充丝标准生产的ER308LSi焊丝，序号8为遵照AWS A5.9不锈钢光 焊丝和填充丝标准生产的ER309LSi焊丝。表l焊丝化学成分(％)<table>table see original document page 5</column></row><table>用本专利技术焊丝在混合气体(97.5%Ar+2.5%C02)保护下进行熔敷金属焊接。焊 接规范为焊接电流210 220A，焊接电压24 28V，焊接速度500mm/min。熔敷金属的力学性能见表2。表2焊丝熔敷金属力学性能<table>table see original document page 5</column></row><table>用本专利技术焊丝在混合气体(97.5%Ar+2.5%C02)保护下进行铁路货车TCS不锈 钢对接平焊。TCS不锈钢化学成分重量百分比为C《0.03%; Si《1.00%; Mn《2.0%; S《0.015%; P《0.040%; Crl0.5 12.5%; Ni0.3 1.0%; N《0.03%; V+Nb+Ti《0.03%。焊接规范为焊接电流210 220A，焊接电压24 28V，焊接速度500mm/min。焊 接板厚6mm，坡口角度60。，钝边lmm，根部间隙lmm。 对接接头力学性能见表3和表4。表3—40。C焊缝冲击试验结果(JKV/J)(半试样5X10X55 mm)<table>table see original document page 6</column></row><table>表4 —4(TC熔合线冲击试验结果(JKV/J)(半试样5X10X55 mm)<table>table see original document page 6</column></row><table>试验数据显示本专利技术的1#， 4井焊丝的冲击韧性与常规ER308LSi焊丝相比没有明显的差距。焊接过程中，4#焊丝较1#焊丝焊接电弧稳定，飞溅小，成型美观，焊 丝具有良好的工艺性能。工艺性试验数据显示l弁，2#， 3井焊丝的焊接飞溅较4弁，5#， 6#焊丝的飞 溅要明显，对比成分表l可以看出焊丝中的N含量对飞溅的影响明显，所以控制发 明焊丝中的N含量在0.05。/。以下。用本专利技术的4#焊丝来焊接TCS和Q450NQR1耐候钢异种钢本文档来自技高网...

【技术保护点】
奥氏体－铁素体不锈钢气体保护焊丝，其特征在于，包括以下重量百分比的组分：Ｃ：≤０．０３％；Ｓｉ：０．４～０．８％；Ｃｒ：１９．５～２２．０％；Ｓ：≤０．０１０％；Ｐ：≤０．０２０％，以及余量的Ｆｅ及其它不可避免的杂质。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘艳红，丁韦，宋宏图，张斌，
申请(专利权)人：中国铁道科学研究院金属及化学研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]