專利名稱：一種焊接用奧氏體不銹鋼線材的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋼線材領(lǐng)域，具體涉及一種焊接用奧氏體不銹鋼線材。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各種工業(yè)需求的特殊材料越來(lái)越多，這些特殊材料具有多品種、 小批量、高性能、個(gè)性化的特點(diǎn)，焊接材料就是其中一種特殊材料。焊接材料(包括焊條、 焊絲、焊劑等)的生產(chǎn)和消費(fèi)量與鋼材消費(fèi)量存在大致的對(duì)應(yīng)關(guān)系。而用于焊接材料的線材其使用數(shù)量，是和焊接材料生產(chǎn)量同步增長(zhǎng)的。近年來(lái)我國(guó)不銹鋼的產(chǎn)銷量已成為世界第一大國(guó)，作為配套使用的焊接用不銹鋼線材的市場(chǎng)需求量增速很快，國(guó)內(nèi)太原鋼鐵(集團(tuán))有限公司、寶鋼集團(tuán)公司等一些特殊鋼生產(chǎn)企業(yè)就加大了不銹鋼線材的開(kāi)發(fā)力度和生產(chǎn)量。為了保證焊接質(zhì)量，對(duì)焊接線材的質(zhì)量要求很高，目前市場(chǎng)上的奧氏體不銹鋼材料可分為Cr-Ni系、Cr-Ni-Mo系、Cr-Ni-Mn-N, Cr-Mn-N系等四大類，而市場(chǎng)上提供的焊接線材主要為H03Cr21Nil0Si、H03Cr24Nil3Si、H03Crl9Nil2Mo2Si等品種，這些焊接線材主要適用于Cr-Ni系、Cr-Ni-Mo系等不銹鋼材料的焊接；而對(duì)于Cr-Ni-Mn-N系、Cr-Mn-N系等不銹鋼材料一直沒(méi)有很好的、對(duì)口的焊接用線材解決方案?，F(xiàn)有304L不銹鋼線材品種其Mn含量偏低，導(dǎo)致線材的鐵素體相較高，嚴(yán)重影響材料的熱加工性能。中國(guó)專利CN101942617A提供了一種耐蝕耐磨耐高溫的合金材料，其化學(xué)成分見(jiàn)具體實(shí)施例中表1的對(duì)比例1，該材料含有較高(8 11.0%)的Mn元素，但其貴金屬Ni、Cr、Mo含量均較高，因此該發(fā)明提供的合金材料生產(chǎn)成本較高。而中國(guó)專利 CN101429630A及CN101070582A (其化學(xué)成分見(jiàn)具體實(shí)施方式
中表1的對(duì)比例2和對(duì)比例 3)，在含有較高含量Mn的同時(shí)大大降低了 Ni、Cr的含量，成本較低。以上專利均有其各自的優(yōu)點(diǎn)，但含有較高的Mn7 10%，在煉制過(guò)程中會(huì)嚴(yán)重侵蝕爐壁，且由于M可顯著提高不銹鋼的塑性、韌性，降低其脆性轉(zhuǎn)變穩(wěn)定，具有抗低溫性和抗磁性，同時(shí)有利于冷成型性和焊接性，因此對(duì)于焊接用不銹鋼線材Ni含量不宜過(guò)低，否則對(duì)于焊接用奧氏體不銹鋼線材的穩(wěn)定性影響較大，可能導(dǎo)致其冷加工性不好等缺點(diǎn)。為了解決上述問(wèn)題，發(fā)明人通過(guò)大量理論研究計(jì)算，并經(jīng)多次試驗(yàn)摸索，開(kāi)發(fā)出了一種成本相對(duì)低廉且綜合性能優(yōu)良的焊接用奧氏體不銹鋼線材。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的旨在提供一種成分設(shè)計(jì)合理，成本相對(duì)低廉且綜合性能好的焊接用奧氏體不銹鋼線材，該線材的綜合性能好是指具有耐磨性及耐蝕性優(yōu)良，穩(wěn)定性好及易于加工等。由于奧氏體不銹鋼線材與板、管、帶材等的不同點(diǎn)在于要經(jīng)過(guò)較大程度的冷加工， 特別是用于焊條及其他制品時(shí)，要求具有較好地的冷加工性。其冷加工性主要取決于冷變形過(guò)程中產(chǎn)生的形變馬氏體α相(磁性)的形成量，而形變馬氏體α相的形成量與化學(xué)成分有關(guān)。因此，奧氏體不銹鋼線材成分設(shè)計(jì)的原則主要是在保證不銹鋼線材強(qiáng)度高、塑性好下，需提高奧氏體的穩(wěn)定性，減少形變馬氏體α相的形成。在不銹鋼元素中，C、Ni、N、Mn、Cu等為奧氏體形成元素，而Si、Cr等是鐵素體形成元素。其中C、N、Ni及Cu都能穩(wěn)定奧氏體，提高奧氏體相堆垛層錯(cuò)能，對(duì)α相馬氏體的形成具有抑制作用。而在穩(wěn)定奧氏體方面，M的作用較大，因此盡管其較貴，但為了使焊接用不銹鋼線材冷加工性好，提高其穩(wěn)定性，本發(fā)明用Mn只替代了部分Μ。發(fā)明人利用各種元素的特性，經(jīng)多次試驗(yàn)摸索，對(duì)該不銹鋼線材的成分設(shè)計(jì)原則為使用較高含量的Mn代替部分Ni，并控制C、N、Cu含量，合理調(diào)整Cr、Si含量，添加一定量的Mo和Ti或Nb，從而提供了一種成本相對(duì)低廉且綜合性能好的焊接用奧氏體不銹鋼線材。本發(fā)明的上述技術(shù)目的是通過(guò)以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)的一種焊接用奧氏體不銹鋼線材，其特征在于所述不銹鋼線材的化學(xué)成分以重量百分比計(jì)包括c :0. 045、. 055%, Si :0. 55 0. 75%, Mn :5. 5 6. 5%, Cr :18. 50 21. 50%, Ni :8. 05 9. 05 %，Cu:0. 05% 0. 20%, Mo 0. 05 0. 25%, Ν:0· 01% 0· 03%, Ti :0. 60 0· 90% 和 / 或 Nb :0. 10 0· 35%, P 彡 0. 030%, S彡0. 003%，其余為Fe。本發(fā)明當(dāng)然還包含一些無(wú)法避免的雜質(zhì)。作為本發(fā)明的優(yōu)選，所述Cr的重量百分含量為18. 50^20. 50%。作為本發(fā)明的優(yōu)選，所述Ni的重量百分含量為8. 05、. 20%。作為本發(fā)明的優(yōu)選，所述不銹鋼線材的化學(xué)成分以重量百分比計(jì)為C: 0. 045^0. 055%, Si :0. 55、. 75%, Mn :5. 5飛.5%, Cr :18. 50^20. 50%, Ni :8. 05^8. 20%, Cu 0. 05% 0· 20%, Mo 0. 05 0. 25%, N :0. 01% 0· 03%, Ti :0. 60 0· 90% 和 / 或 Nb :0. 10 0· 35%, P 彡 0. 030%, S 彡 0. 003%，其余為 Fe。進(jìn)一步地，所述不銹鋼線材的化學(xué)成分以重量百分比計(jì)為C :0. 047%, Si :0. 60%, Mn 6. 20%, Cr :19. 00%, Ni :8. 15%, Cu :0. 18，Mo :0. 15%, N :0. 02%, Ti :0. 75%, P 彡 0. 030%, S彡0. 0030%，其余為Fe。根據(jù)上述成分設(shè)計(jì)原則，進(jìn)一步加以說(shuō)明如下
為了提升線材堅(jiān)固性、強(qiáng)度及耐磨性，為此在化學(xué)成分設(shè)計(jì)上，通過(guò)加入較高含量的Mn 以替代部分貴金屬Ni、Mo，并與C，N進(jìn)行合理的配比，進(jìn)一步擴(kuò)大奧氏體組織。但Mn含量不能過(guò)高，過(guò)高會(huì)影響耐蝕性，且煉制過(guò)程中會(huì)嚴(yán)重侵蝕爐壁。C是不銹鋼線材中最重要的組成元素，是強(qiáng)烈形成奧氏體并擴(kuò)大奧氏體區(qū)的元素，增加C會(huì)使線材的強(qiáng)度提升很快，為保證焊接部件的強(qiáng)度，適宜選擇較高的C含量，但其過(guò)高會(huì)與鋼中的Cr形成碳化物，導(dǎo)致線材的耐腐蝕性，尤其是耐晶間腐蝕力下降，因此本發(fā)明將其控制在0. 045、. 055%的范圍。為了提高不銹鋼線材的耐蝕性和抗氧化性，且避免鐵素體相的形成，通過(guò)綜合平衡其他化學(xué)元素，Cr應(yīng)控制在18. 50^21. 50%，確保在線材的表面形成Cr2O3保護(hù)膜，阻止線材被繼續(xù)氧化；并使得線材的電極電位由負(fù)變正，提高其抗電化學(xué)腐蝕性能。鐵素體的另一形成元素Si作為一種脫氧劑，以硅鐵形式加入到不銹鋼線材中，可提高線材的均勻和致密性，Si含量偏低，在焊接時(shí)導(dǎo)致其耐發(fā)紅性能下降，但Si含量過(guò)高，會(huì)使得線材的塑性和延展性降低。由于Mo的價(jià)格較高，盡管其可以改善線材的耐蝕性，但最好控制其在較低的水平。為了進(jìn)一步改善線材的晶體間抗析出腐蝕傾向，增強(qiáng)不銹鋼的穩(wěn)定性，本發(fā)明還添加了一定量的Ti和Nb，同時(shí)添加一定量的Mo以增加不銹鋼線材的的抗點(diǎn)蝕能力，改善耐縫隙腐蝕能力。本發(fā)明除了考慮到上述各元素的影響因素外，還將P和S控制在極低的水平，以降低了 P和S雜質(zhì)元素導(dǎo)致的冷脆性和熱脆性問(wèn)題，將P含量控制在彡0. 030%的水平，S含量控制在< 0. 0030%的水平。為使得成本低廉，本發(fā)明采用的原材料由廢鋼、高碳鉻鐵、電解錳、硅鐵、少量鎳鐵和/或鎳板、純鈦和/或廢舊金屬鈦和/或純鈮組成。本發(fā)明選用的冶煉方式是電弧爐加氬氧脫碳爐的雙聯(lián)工藝。本發(fā)明的線材再經(jīng)熱處理，雙酸工藝酸洗，拉絲可制成Φ 2mm等不同規(guī)格的絲材， 最后再制成焊絲或焊條，即可作為焊接材料使用，特別適合用于Cr-Ni-Mn-N系、Cr-Mn-N系等不銹鋼材料的焊接用。綜上所述，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下突出優(yōu)點(diǎn)及有益效果本發(fā)明在化學(xué)成分設(shè)計(jì)上，使用較高含量的Mn代替部分Ni，并控制C、N、Cu含量，合理調(diào)整Cr、Si含量， 添加一定量的Mo和Ti或Nb，獲得了一種成本相對(duì)低廉、具有耐磨性好，耐蝕性優(yōu)良、穩(wěn)定性好及易于加工性等特點(diǎn)的焊接用奧氏體不銹鋼線材，該線材尤其適用于Cr-Ni-Mn-N系、 Cr-Mn-N系等的不銹鋼材料的焊接。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明提供了一種焊接用奧氏體不銹鋼線材，例出了 6組實(shí)施例，其化學(xué)成分見(jiàn)表1。表1中的實(shí)施例廣6通過(guò)以下方法制得采購(gòu)所需的廢鋼、高碳鉻鐵、電解錳、硅鐵、 少量鎳鐵或鎳板、純鈦或廢舊金屬鈦和/或純鈮等原材料，經(jīng)合理配料、裝爐后，利用電弧爐產(chǎn)生的熱量，初步熔化成母液，然后兌入氬氧爐精煉，經(jīng)吹氧脫碳、預(yù)還原、終還原等操作出鋼，出鋼后澆鑄成不銹鋼錠，采用砂輪等工具對(duì)鋼錠修磨，把鋼錠放入加熱爐，初軋機(jī)開(kāi)成方坯，對(duì)方坯修磨，然后再次放入加熱爐，通過(guò)初軋機(jī)、連軋機(jī)、高速線材軋機(jī)、吐絲機(jī)后， 可直接生產(chǎn)出Φ 5. 5mm的不銹鋼黑皮線材。為了進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的發(fā)明目的，本發(fā)明還引用背景技術(shù)中的對(duì)比文件分別作為對(duì)比例廣3及304L不銹鋼線材試樣作為對(duì)比例4，對(duì)比例的化學(xué)成分仍見(jiàn)表1。由表1可知，本發(fā)明相對(duì)于對(duì)比技術(shù)，在化學(xué)成分設(shè)計(jì)上，使用較高含量的Mn代替部分Ni，并控制C、N、Cu含量，合理調(diào)整了 Cr、Si含量，并添加一定量的 Mo 禾口 Ti 或 Nb。上述實(shí)施例1-6所得不銹鋼線材表面光滑，用磁鐵靠近，無(wú)任何吸附和移動(dòng)現(xiàn)象， 表明其冷加工性好。按照GB/T4334. 5-2000中所述試驗(yàn)方法，實(shí)施例1_6的線材在硫酸-硫酸銅溶液中連續(xù)進(jìn)行16小時(shí)沸騰試驗(yàn)后，經(jīng)檢驗(yàn)線材無(wú)任何晶間腐蝕而產(chǎn)生的裂紋，表明線材具有優(yōu)良的耐腐蝕性。實(shí)施例1-6的線材與對(duì)比例的綜合性能比較見(jiàn)表2。由表2可知，本發(fā)明的線材具有較高的抗拉強(qiáng)度，較好的延展性及斷面收縮率，適合于用作焊接。本具體實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明的解釋，其并不是對(duì)發(fā)明的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀完本說(shuō)明書(shū)后可以根據(jù)需要對(duì)本實(shí)施例做出任何修改，但只要在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍內(nèi)都受到專利法的保護(hù)。
權(quán)利要求
1.一種焊接用奧氏體不銹鋼線材，其特征在于所述不銹鋼線材的化學(xué)成分以重量百分比計(jì)包括:C :0. 045 0. 055%, Si :0. 55 0. 75%, Mn :5. 5 6. 5%, Cr :18. 50 21· 50%, Ni 8. 05 9. 05 %，Cu:0. 05% 0. 20%, Mo :0. 05 0. 25%, N:0. 01% 0. 03%, Ti :0. 60 0. 90% 和 / 或 Nb 0. 10 0· 35%, P 彡 0. 030%, S 彡 0. 003%，其余為 Fe。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種焊接用奧氏體不銹鋼線材，其特征在于所述Cr的重量百分含量為18. 50 20· 50%ο
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種焊接用奧氏體不銹鋼線材，其特征在于所述M的重量百分含量為8. 05 8. 20%ο
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種焊接用奧氏體不銹鋼線材，其特征在于所述不銹鋼線材的化學(xué)成分以重量百分比計(jì)包括C :0. 045 0. 055%, Si :0. 55、. 75%, Mn :5. 5 6. 5%, Cr 18. 50^20. 50%, Ni :8. 05、. 20%, Cu :0. 059Γ0. 20%, Mo :0. 05、. 25%, N :0. ΟΡ/ΓΟ. 03%, Ti 0. 60 0· 90% 和 / 或 Nb 0. 10 0· 35%, P 彡 0. 030%, S 彡 0. 003%,其余為 Fe。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種焊接用奧氏體不銹鋼線材，其特征在于所述不銹鋼線材的化學(xué)成分以重量百分比計(jì)包括:C :0. 047%, Si :0. 60%, Mn :6. 20%, Cr :19. 00%, Ni 8. 15%, Cu 0. 18，Mo :0. 15%, N :0. 02%, Ti :0. 75%, P 彡 0. 030%, S 彡 0. 0030%，其余為 Fe。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種焊接用奧氏體不銹鋼線材，通過(guò)使用較高含量的Mn代替部分Ni，并控制C、N、Cu含量，合理調(diào)整Cr、Si含量，添加一定量的Mo和Ti或Nb，從而獲得了一種成本相對(duì)低廉且具有耐磨性好，耐蝕性優(yōu)良、易于加工等優(yōu)點(diǎn)的焊接用奧氏體不銹鋼線材。
文檔編號(hào)C22C38/58GK102304674SQ201110242960
公開(kāi)日2012年1月4日 申請(qǐng)日期2011年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月23日
發(fā)明者劉圓圓, 吳明華, 孫健, 王建勇, 鄒偉民, 金衛(wèi)強(qiáng) 申請(qǐng)人:永興特種不銹鋼股份有限公司