本发明专利技术公开了一种超级双相不锈钢自保护药芯焊丝及其制备方法，所述自保护药芯焊丝由钢带和填充于钢带中的药芯粉末组成，按总质量百分含量为100％计，所述钢带的化学成分包括：Cr16.0～17.0％、Mo2.0～3.0％、Mn0.30～0.40％、Si0.25～0.30％、Ni0.10～0.20％，其余为铁；所述药芯粉末为合金粉末，化学成分包括：Cr5.0～8.0％、Ni2.0～4.0％、V0.5～1.0％、N0.10～0.20％、铁素体纳米形核剂0.5～0.8％、奥氏体纳米形核剂0.2～0.4％、造渣剂4.0～6.0％、脱氧剂1.5～3.0％，其余为铁。本发明专利技术通过在自保护药芯焊丝中添加多种形核剂，促使铁素体和奥氏体的组织等轴晶化，基体晶粒微细化，获得铁素体与奥氏体两相比例约为50％：50％的细化组织，具有高强度和高耐腐蚀性的优异综合性能。异综合性能。
【技术实现步骤摘要】
一种超级双相不锈钢自保护药芯焊丝及其制备方法
[0001]本专利技术涉及焊接材料
，特别是涉及一种超级双相不锈钢自保护药芯焊丝及其制备方法。
技术介绍
[0002]随着海洋开发的广度和深度不断拓展，对海洋工程材料的耐腐蚀性能提出了更高要求。为此国内外相继开展了多种新型钢种的研制，包括铁素体
‑
奥氏体双相不锈钢和超级双相不锈钢。SAF2507超级双相不锈钢属于第三代双相不锈钢，其碳含量低，氮和钼元素含量高，耐蚀当量PREN值大于40，具有更优异的力学性能，且具有极高的抗点蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀(SCC)和均匀腐蚀性能，因此在海洋工程中具有良好的应用前景。
[0003]超级双相不锈钢作为海洋工程结构材料，焊接加工是其最常采用的加工方式。手工焊条电弧焊(SMAW)、钨极氩弧焊(GTAW)及熔化极气体保护焊(GMAW)等方法都可以应用于超级双相不锈钢的焊接。尽管超级双相不锈钢具有良好的焊接性，但是仍然会出现双相不锈钢焊接的常见问题，比如两相比例失衡以及有害相析出。在超级双相不锈钢焊接的过程中，重点在于保证两相理想比例及避免出现有害相。为了克服这些问题，国内外学者们主要围绕超级双相不锈钢的焊接工艺及配套的焊接材料开发进行了大量的实验研究。研究表明在选择合适焊接材料的前提下，通过采用合理的焊接工艺参数，严格控制线能量及层间温度，能够保证超级双相不锈钢焊接接头拥有比较合理的双相比例、良好的低温冲击韧性以及耐点蚀性能。另外，通过改进药芯焊丝外皮和药芯的化学组成成分，可保证焊缝金属中奥氏体和铁素体两相比例均衡，从而保证焊接接头的综合力学和耐腐蚀性能。
[0004]公开号为CN110142529A的中国专利技术专利文献公开了一种超级双相不锈钢气体保护焊接用药芯焊丝及其制备方法，其采用的外用钢带为铬含量为17.0％～18.0％、镍含量为11.0％～12.5％的奥氏体不锈钢带，药粉所含组分及含量为：铬粉36.0％～38.0％、高氮铬铁9.0％～13.0％、电解金属锰2.5％～3.0％、钼粉4.0％～5.0％、硅铁0.5％～1.0％、钛铁1.0％～1.5％、铝镁合金0.5％～1.0％、金红石18.0％～20.0％、石英1.0％～2.0％、锆英砂5.0％～6.0％、钾长石1.0％～1.5％、钠长石3.0％～3.5％、萤石1.0％～1.5％、钠冰晶石0.5％～1.0％、钛酸钾1.0％～1.5％、氧化铋0.1％～0.3％，其余为铁粉。该技术方案通过在外用钢带中引入镍元素，保证熔覆金属中镍含量，同时通过适当降低焊丝渣系的酸性，使其介于钛酸型渣系和中性渣系之间，得到焊接工艺性能优良的超级双相不锈钢药芯焊丝。公开号为CN107097016A的中国专利技术专利文献公开了一种适合双相不锈钢的电弧焊用药芯焊丝及焊接金属，其采用不锈钢制的外皮，填充有不同化学成分和含量的焊剂，主要成分为Cr、Ni、Mo、N、Mn及Si，通过添加金属氧化物及氟化物作为焊渣的形成成分，金属氧化物为TiO2、SiO2、ZrO2，金属氟化物具有调整焊渣流动性的作用，并能提高焊渣剥离性，还具有抑制凹坑、气孔等缺陷的作用，该焊丝具有优异的低温韧性及耐点蚀性能。公开号为CN102046325A的中国专利文献公开了一种使凝固晶粒微细化的双相不锈钢焊接用药芯焊丝，其主要含有Mn:2.0～6.0％、Cr:17.0～27.0％、Ni:1.0～10.0％、Mo:0.1～3.0％、Al:
0.002～0.05％、Mg:0.0005～0.01％、Ti:0.001～0.5％、N:0.10～0.30％，通过在以铁素体单相结束凝固的成分系中复合添加Mg和Ti，可实现焊缝金属组织的等轴晶化、微细化，由此提高焊缝金属的韧性、延展性。此外，在以铁素体单相结束凝固的成分系中，通过控制Ti和N量的比例关系，焊缝金属凝固晶粒的微细化变得容易，即使在凝固状态下也能改善韧性、延展性。综合来看，现有公开的双相不锈钢用焊接材料多通过合金元素调控焊缝金属中的双相比例，从而抑制有害相析出，但对形核剂的添加主要是采用单一形核剂的方式，如添加与铁素体相具有共格界面的TiN，作为铁素体相的凝固核，促进铁素体相的等轴晶化和使凝固时的铁素体晶粒微细化。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的在于提供一种超级双相不锈钢自保护药芯焊丝及其制备方法，通过在自保护药芯焊丝的药芯粉末中添加多种形核剂，促使铁素体和奥氏体的组织等轴晶化，基体晶粒微细化，获得铁素体与奥氏体两相比例约为50％：50％的细化组织，具有高强度和高耐腐蚀性的优异综合性能。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术提供的技术方案为：
[0007]一种超级双相不锈钢自保护药芯焊丝，由钢带和填充于钢带中的药芯粉末组成，按总质量百分含量为100％计，所述钢带的化学成分包括：Cr 16.0～17.0％、Mo 2.0～3.0％、Mn 0.30～0.40％、Si 0.25～0.30％、Ni 0.10～0.20％，其余为铁；所述药芯粉末为合金粉末，化学成分包括：Cr 5.0～8.0％、Ni 2.0～4.0％、V 0.5～1.0％、N 0.10～0.20％、铁素体纳米形核剂0.5～0.8％、奥氏体纳米形核剂0.2～0.4％、造渣剂4.0～6.0％、脱氧剂1.5～3.0％，其余为铁。
[0008]作为上述方案的进一步改进，所述铁素体纳米形核剂选自CaS、La2O3中的任一种，所述奥氏体纳米形核剂选自ZrO2、MnS中的任一种。
[0009]作为上述方案的进一步改进，所述造渣剂为Fe3O4、Al2O3、Li2CO3烧结后得到的复合氧化物,其中Fe3O4、Al2O3、Li2CO3的质量比为4.5:2:3.5。
[0010]作为上述方案的进一步改进，所述造渣剂为由Fe3O4、Al2O3和Li2O组成的复合氧化物。
[0011]作为上述方案的进一步改进，所述脱氧剂为由Al
‑
Mg粉(铝镁复合粉末)和Ti组成的联合脱氧剂，其中Al
‑
Mg粉(铝镁复合粉末)与Ti两者的质量比例为2:1。
[0012]作为上述方案的进一步改进，所述药芯粉末的平均粒径为100～150μm；所述铁素体纳米形核剂、奥氏体纳米形核剂的粒径为50～80nm，纯度为99.9％。
[0013]作为上述方案的进一步改进，所述钢带为SUS430钢带，钢带的尺寸为0.9
×
14mm，钢带内药芯粉末的填充率为18.0～20.0％，药芯焊丝丝材的直径为1.2mm。
[0014]本专利技术进一步提供所述超级双相不锈钢自保护药芯焊丝的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
[0015](1)制备造渣剂：
[0016]按照Fe3O4:Al2O3:Li2CO3＝4.5:2:3.5的比例将粒径为80～120μm的三种粉末混合25～35min，充分混合后，于950℃中烧结2～3h，然后缓慢冷却至室温，将烧结产物进行破碎，取80～100目筛分后的筛下粉末备用；
[0017](2)制备复合粉末：
[0018]本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种超级双相不锈钢自保护药芯焊丝，由钢带和填充于钢带中的药芯粉末组成，其特征在于，按总质量百分含量为100％计，所述钢带的化学成分包括：Cr16.0～17.0％、Mo2.0～3.0％、Mn0.30～0.40％、Si0.25～0.30％、Ni0.10～0.20％,其余为铁；所述药芯粉末为合金粉末，化学成分包括：Cr5.0～8.0％、Ni2.0～4.0％、V0.5～1.0％、N0.10～0.20％、铁素体纳米形核剂0.5～0.8％、奥氏体纳米形核剂0.2～0.4％、造渣剂4.0～6.0％、脱氧剂1.5～3.0％，其余为铁。2.根据权利要求1所述的超级双相不锈钢自保护药芯焊丝，其特征在于，所述铁素体纳米形核剂选自CaS、La2O3中的任一种，所述奥氏体纳米形核剂选自ZrO2、MnS中的任一种。3.根据权利要求1所述的超级双相不锈钢自保护药芯焊丝，其特征在于，所述造渣剂为Fe3O4、Al2O3、Li2CO3烧结后得到的复合氧化物,其中Fe3O4、Al2O3、Li2CO3的质量比为4.5:2:3.5。4.根据权利要求3所述的超级双相不锈钢自保护药芯焊丝，其特征在于，所述造渣剂为由Fe3O4、Al2O3和Li2O组成的复合氧化物。5.根据权利要求1所述的超级双相不锈钢自保护药芯焊丝，其特征在于，所述脱氧剂为由Al
‑
Mg粉和Ti组成的联合脱氧剂，其中Al
‑
Mg粉与Ti两者的质量比例为2:1。6.根据权利要求1所述的超级双相不锈钢自保护药芯焊丝，其特征在于，所述药芯粉末的平均粒径为100～150μm；所述铁素体纳米形核剂、奥氏体纳米形核剂的粒径为50～80nm，纯度为99.9％。7.根据权利要求1所述的超级双相不锈钢自保护...
【专利技术属性】
技术研发人员：易江龙，潘琳琳，邹晓东，牛犇，范振华，
申请(专利权)人：广东省科学院中乌焊接研究所，
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。