專利名稱：用于雙相不銹鋼6a鑄造后缺陷的補(bǔ)焊焊絲的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于焊接材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種專用于雙相不銹鋼6A鑄造后缺陷的 補(bǔ)焊焊絲，這種雙相不銹鋼6A在本發(fā)明中特指為25Cr-7Ni_Mo-N(6A)。
背景技術(shù)：
25Cr-7Ni-Mo-N(6A)只是雙相不銹鋼類型中其中的一種材料，在這種材料的組織 中其鐵素體相和奧氏體相幾乎各占一半，因此25Cr-7Ni-Mo_N(6A)既有奧氏體不銹鋼的特 點又有鐵素體不銹鋼的特點，與鐵素體不銹鋼相比25Cr-7Ni-Mo-N(6A)的塑性和鈿性更 高，并無室溫脆性，耐晶間腐蝕性能和焊接性能均顯著提高，同時還保持有鐵素體不銹鋼的 475°C脆性以及導(dǎo)熱系數(shù)高，具有超塑性等特點。與奧氏體不銹鋼相比25Cr-7Ni-Mo-N(6A) 的強(qiáng)度高且耐晶間腐蝕和耐氯化物應(yīng)力腐蝕有明顯提高。根據(jù)美國ASTM-A890《一般用途的Fe-Cr-Ni-Mo基耐蝕雙相(奧氏體/鐵素體) 不銹鋼鑄件標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范》，25Cr-7Ni_Mo-N(6A)雙相不銹鋼(括號中的6A為其對應(yīng)的等級牌
號)的化學(xué)成分含量見下表)
牌 號CSiMnPSCrNiMoN其它6A<0.03<1.00<1.00<0.030<0.02524.0 26.06.5 8.53.0 4.00.20-0.30Cu，W25Cr-7Ni-Mo-N(6A)的沖刷腐蝕速率下表(單位毫克每平米每小時)
25Cr-7Ni-Mo-N(6A)沖刷腐蝕速率(mgrn、-1)上限9.1125Cr-7Ni-Mo-N(6A)的空泡腐蝕速率見下表(單位克每平米每小時)
25Cr-7Ni-Mo-N(6A)空泡腐蝕速率(gm^1)上限0.07由于25Cr-7Ni-Mo_N(6A)具有優(yōu)異的耐沖刷腐蝕和耐空泡腐蝕性能，在泵閥類鑄 件中的應(yīng)用非常廣泛，在國外應(yīng)用范圍也很寬，如在艦艇上用作螺旋推進(jìn)器，如在海上油田 等海洋工業(yè)方面用作軸流泵、軸、高壓泵或海水噴射泵等。25Cr-7Ni-Mo-N(6A) 一般采用鑄造成型來制取鑄件，為此鑄件通常不可避免的會 產(chǎn)生鑄造缺陷，對鑄造缺陷進(jìn)行補(bǔ)焊修復(fù)是泵體鑄件生產(chǎn)中很重要的一部分，而補(bǔ)焊修復(fù) 除了要有合理的焊接工藝外，非常重要的是補(bǔ)焊材料的選擇，錯誤的或不合格的補(bǔ)焊材料將直接導(dǎo)致原部件的報廢。由于25Cr-7Ni-Mo-N(6A)進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)的時間較短，目前在我國市場上還沒有用于鑄 造25Cr-7Ni-Mo-N(6A)的補(bǔ)焊材料，鑄造生產(chǎn)廠家通常采用其它焊材來代替。由于其它焊 材與25Cr-7Ni-Mo-N(6A)的母材成分不匹配，因此造成鑄造缺陷部位在補(bǔ)焊修復(fù)之后其性 能惡化，降低了 25Cr-7Ni-Mo-N(6A)的耐沖刷腐蝕性能和耐空泡腐蝕性能，廢次品率居高 不下，極大的限制了 25Cr-7Ni-Mo-N(6A)在泵閥類鑄件上的應(yīng)用，產(chǎn)生的浪費是極大的。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種專用于雙相不銹鋼6A鑄造后缺陷的補(bǔ)焊焊 絲，該補(bǔ)焊焊絲只用于25Cr-7Ni-Mo-N(6A)鑄造后缺陷的補(bǔ)焊，相對于目前的替代補(bǔ)焊材 料具有焊接成本低，焊接過程穩(wěn)定可靠，補(bǔ)焊部位接近或優(yōu)于母材的耐沖刷腐蝕性能和耐 空泡腐蝕性能，保證了 25Cr-7Ni-Mo-N(6A)雙相不銹鋼鑄造后缺陷的補(bǔ)焊部位具有良好的 耐沖刷腐蝕和耐空泡腐蝕性能，提高了 25Cr-7Ni-Mo-N(6A)鑄造件的使用率。為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案所述用于雙相不銹鋼6A鑄造后缺陷的補(bǔ)焊焊絲，所述雙相不銹鋼6A是指 25Cr-7Ni-Mo-N(6A)，該補(bǔ)焊焊絲的基本化學(xué)成分按重量百分比構(gòu)成如下碳彡0. 03 %、硅彡 0. 7 %、猛彡 0. 7 %、鉻 25. 0-26. 0 %、鉬 3. 0-3. 2 %、銅 0. 5-0. 7%、鎢0. 5-1. 0%、其它不可避免的雜質(zhì)和元素< 0. 06%和余量鐵；本發(fā)明的特征是在上述所述基本化學(xué)成分中還添加有> 8. 5-9.0%的鎳和 0. 30-0. 40%的氮，加入鎳和氮的補(bǔ)焊焊絲按重量百分比總構(gòu)成如下碳彡0. 03 %、硅彡 0. 7 %、猛彡 0. 7 %、鉻 25. 0-26. 0 %、鎳 > 8. 5-9. 0 %、氮 0. 30-0. 40%、鉬3. 0-3. 2%、銅0. 5-0. 7%、鎢0. 5-0. 7 %、其它不可避免的雜質(zhì)和元素 < 0. 06%和余量鐵。按上述總構(gòu)成配比進(jìn)行配料后并采用氬氧脫碳法精煉出補(bǔ)焊焊絲鑄錠，所述 精煉過程是在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力下進(jìn)行并吹入氧氣、氬氣和氮氣，之后在將所述補(bǔ)焊焊絲鑄 錠加熱至950°C -110(TC時熱鍛，熱鍛后對補(bǔ)焊焊絲鑄錠進(jìn)行表面打磨清理，再加熱至 1000°C -1100°c時軋制成66mm的補(bǔ)焊焊絲圓棒，之后對所述補(bǔ)焊焊絲圓棒進(jìn)行多道次的 冷拉和退火，最終形成6 2mm的補(bǔ)焊焊絲，所述補(bǔ)焊焊絲的力學(xué)性能應(yīng)滿足①斷裂強(qiáng)度Rm (MPa)彡690 ；②屈服強(qiáng)度Rp。.2 (MPa)彡 450 ；
③斷面收縮率A (% )彡27。滿足力學(xué)性能的所述補(bǔ)焊焊絲在專用于鑄造25Cr-7Ni-Mo-N(6A)雙相不銹鋼鑄 造后缺陷的補(bǔ)焊工藝是焊接電流控制在136-160A之間，焊接電壓控制在22-30V之間，若是多道焊則控制 層間的溫度在150°C以內(nèi)。由于采用了如上所述的技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下優(yōu)越性1、本發(fā)明補(bǔ)焊焊絲的基本化學(xué)成分與25Cr-7Ni-Mo_N(6A)的構(gòu)成比較接近，但本 發(fā)明補(bǔ)焊焊絲的總構(gòu)成一是提高了鎳的含量比例，二是添加了氮元素。新添加的氮并同時 提高鎳的含量比例能夠保證在焊接過程中焊接部位奧氏體相更容易的析出，以達(dá)到鐵素體相和奧氏體相的合適比例，從而保證焊接部位完整的兩相共存的組織結(jié)構(gòu)。2、本發(fā)明補(bǔ)焊焊絲的總構(gòu)成與25Cr-7Ni-Mo_N(6A)雙相不銹鋼化學(xué)成分和相結(jié) 構(gòu)相匹配，因此作為補(bǔ)焊焊絲能夠滿足25Cr-7Ni-Mo-N(6A)雙相不銹鋼的耐沖刷腐蝕性能 和耐空泡腐蝕性能，保證了 25Cr-7Ni-Mo-N(6A)雙相不銹鋼鑄造后缺陷的補(bǔ)焊部位具有良 好的耐沖刷腐蝕性能和耐空泡腐蝕性能，提高了 25Cr-7Ni-Mo-N(6A)雙相不銹鋼鑄造件的 使用效率，節(jié)約了大量能源。3、本發(fā)明補(bǔ)焊焊絲制作成本低、焊接過程穩(wěn)定可靠，焊接部位接近或優(yōu)于 25Cr-7Ni-Mo-N(6A)雙相不銹鋼。4、本發(fā)明的補(bǔ)焊焊絲經(jīng)檢測，其奧氏體相與鐵素體相的比例接近50%，通過對焊 接部位的耐沖刷腐蝕和耐空泡腐蝕性能檢測，其耐沖刷腐蝕和耐空泡腐蝕的性能相當(dāng)或優(yōu) 于母材 25Cr-7Ni-Mo-N(6A)。5、采用本發(fā)明的補(bǔ)焊焊絲，降低了 25Cr-7Ni-Mo_N(6A)雙相不銹鋼鑄造件的修復(fù) 次品率，節(jié)約了能源和資源。6、使用本發(fā)明的補(bǔ)焊焊絲，其焊接工藝簡單實用。
具體實施例方式本發(fā)明是一種專用于雙相不銹鋼6A鑄造后缺陷的補(bǔ)焊焊絲，所述雙相不銹鋼6A 是專指25Cr-5Ni-Mo-Cu (IA)這一種合金牌號，所述補(bǔ)焊焊絲只用于25Cr-7Ni-Mo_N(6A)鑄 造后缺陷的補(bǔ)焊修復(fù)。所述補(bǔ)焊焊絲的基本化學(xué)成分按重量百分比構(gòu)成如下碳彡0. 03 %、硅彡 0. 7 %、猛彡 0. 7 %、鉻 25. 0-26. 0 %、鉬 3. 0-3. 2 %、銅 0.5-0. 7%、鎢0.5-1.0%、其它不可避免的雜質(zhì)和元素(如磷、硫、鎳等)<0.06%和余量 鐵；在上述所述基本化學(xué)成分中還添加有> 8. 5-9. 0%的鎳和0. 30-0. 40%的氮，加 入鎳和氮的補(bǔ)焊焊絲按重量百分比總構(gòu)成如下碳彡0. 03 %、硅彡 0. 7 %、猛彡 0. 7 %、鉻 25. 0-26. 0 %、鎳 > 8. 5-9. 0 %、氮 0. 30-0. 40%、鉬3. 0-3. 2%、銅0. 5-0. 7%、鎢0. 5-0. 7%、其它不可避免的雜質(zhì)和元素(如 磷、硫等)< 0. 06%和余量鐵。補(bǔ)焊焊絲中同時提高鎳和氮的含量比例從焊接特點來分析主要基于以下幾點—是雙相不銹鋼焊接過程屬鐵素體凝固模式，即一次凝固相為單相鐵素體，焊縫 金屬從熔點冷卻至室溫時，從鐵素體基體析出奧氏體，從而得到焊接部位鐵素體和奧氏體 共存的兩相組織結(jié)構(gòu)。雙相不銹鋼在焊接過程中不合適的焊接材料會造成焊接接頭鐵素體 含量過高，從而造成焊接部位的脆化，目前在雙相不銹鋼焊接領(lǐng)域通常認(rèn)為保持焊接接頭 部位奧氏體的優(yōu)勢含量更有利于提高焊縫的性能，N、Ni是強(qiáng)烈的奧氏體形成元素，用于鑄 造雙相不銹鋼的補(bǔ)焊材料中新加入氮的同時提高鎳的含量能夠保證在焊接過程中焊接部 位奧氏體相更容易的析出，以達(dá)到鐵素體相和奧氏體相的合適比例，從而保證焊接部位完 整的兩相共存的組織結(jié)構(gòu)。二是加入氮提高了焊接部位的耐點蝕和縫隙腐蝕性能，而且氮在雙相不銹鋼的微 觀結(jié)構(gòu)中能夠降低層錯能并提高雙相不銹鋼雙相組織中奧氏體相的加工硬化率，它還通過
5固溶強(qiáng)化提高了奧氏體的強(qiáng)度。按上述總構(gòu)成配比進(jìn)行配料后并采用氬氧脫碳法(即AOD精煉法)精煉出補(bǔ)焊 焊絲鑄錠，所述精煉過程主要控制的是Cr、Ni或N的含量比例，因為Cr、Ni或N的含量比 例直接決定了補(bǔ)焊部位的相比例，在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力下向鋼水吹氧的同時吹入惰性氣體氬氣 Ar和氮氣N2，通過降低一氧化碳(CO)的分壓從而使碳含量降到很低的水平，保證了補(bǔ)焊焊 絲成分在所控的范圍。此外由于25Cr-7Ni-Mo-N(6A)雙相不銹鋼鑄造件在300°C _800°C 范圍內(nèi)加熱時易析出金屬間化合物，故對所述補(bǔ)焊焊絲鑄錠加熱至950°C -1100°C時熱鍛， 熱鍛后對補(bǔ)焊焊絲鑄錠進(jìn)行表面打磨清理至表面無裂紋，再加熱至iooo°c -Iiocrc時軋制 成Φ6πιπι的補(bǔ)焊焊絲圓棒，之后對所述補(bǔ)焊焊絲圓棒進(jìn)行多道次的冷拉和退火，最終形成 Φ 2mm的補(bǔ)焊焊絲，所述補(bǔ)焊焊絲的力學(xué)性能應(yīng)滿足①斷裂強(qiáng)度Rm(MPa)彡690 ；②屈服強(qiáng)度Rpa2 (MPa)彡 450 ；③斷面收縮率A (%)彡27。滿足力學(xué)性能的所述補(bǔ)焊焊絲在專用于鑄造25Cr-7Ni-Mo_N(6A)雙相不銹鋼鑄 造后缺陷的補(bǔ)焊工藝是焊接電流控制在136-160A之間，焊接電壓控制在22-30V之間，若是多道焊則控制 層間的溫度在150°C以內(nèi)。結(jié)合下面三個具體實施例對本發(fā)明加以說明實施例一本發(fā)明補(bǔ)焊焊絲按重量百分比總構(gòu)成見下表。
權(quán)利要求
一種用于雙相不銹鋼6A鑄造后缺陷的補(bǔ)焊焊絲，所述雙相不銹鋼6A是指25Cr 7Ni Mo N(6A)，該補(bǔ)焊焊絲的基本化學(xué)成分按重量百分比構(gòu)成如下碳≤0.03％、硅≤0.7％、錳≤0.7％、鉻25.0 26.0％、鉬3.0 3.2％、銅0.5 0.7％、鎢0.5 1.0％、其它不可避免的雜質(zhì)和元素＜0.06％和余量鐵；其特征是在上述所述基本化學(xué)成分中還添加有＞8.5 9.0％的鎳和0.30 0.40％的氮，加入鎳和氮的補(bǔ)焊焊絲按重量百分比總構(gòu)成如下碳≤0.03％、硅≤0.7％、錳≤0.7％、鉻25.0 26.0％、鎳＞8.5 9.0％、氮0.30 0.40％、鉬3.0 3.2％、銅0.5 0.7％、鎢0.5 0.7％、其它不可避免的雜質(zhì)和元素＜0.06％和余量鐵；按上述總構(gòu)成配比進(jìn)行配料后并采用氬氧脫碳法精煉出補(bǔ)焊焊絲鑄錠，所述精煉過程是在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力下進(jìn)行并吹入氧氣、氬氣和氮氣，之后在將所述補(bǔ)焊焊絲鑄錠加熱至950℃ 1100℃時熱鍛，熱鍛后對補(bǔ)焊焊絲鑄錠進(jìn)行表面打磨清理，再加熱至1000℃ 1100℃時軋制成φ6mm的補(bǔ)焊焊絲圓棒，之后對所述補(bǔ)焊焊絲圓棒進(jìn)行多道次的冷拉和退火，最終形成φ2mm的補(bǔ)焊焊絲，所述補(bǔ)焊焊絲的力學(xué)性能應(yīng)滿足①斷裂強(qiáng)度Rm(MPa)≥690；②屈服強(qiáng)度Rp0.2(MPa)≥450；③斷面收縮率A(％)≥27。
全文摘要
一種用于雙相不銹鋼6A鑄造后缺陷的補(bǔ)焊焊絲，所述雙相不銹鋼6A是指25Cr-7Ni-Mo-N(6A)，該補(bǔ)焊焊絲的基本構(gòu)成是碳≤0.03％、硅≤0.7％、錳≤0.7％、鉻25.0-26.0％、鉬3.0-3.2％、銅0.5-0.7％、鎢0.5-1.0％、其它不可避免的雜質(zhì)和元素＜0.06％和余量鐵。在所述基本構(gòu)成中還添加有＞8.5-9.0％的鎳和0.30-0.40％的氮，經(jīng)精煉、熱鍛、多道次冷拉和退火最終形成φ2mm的補(bǔ)焊焊絲，滿足了雙相不銹鋼6A的耐沖刷腐蝕性能和耐空泡腐蝕性能，保證了雙相不銹鋼6A鑄造后缺陷的補(bǔ)焊部位具有良好的耐沖刷腐蝕性能和耐空泡腐蝕性能。
文檔編號B23K35/40GK101972903SQ201010298608
公開日2011年2月16日 申請日期2010年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月8日
發(fā)明者張豪, 楊志敏, 董飛, 陳繼志 申請人:洛陽雙瑞特種裝備有限公司