專利名稱：一種高錳低熱裂紋敏感性的高強度全奧氏體電焊條的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種焊接材料技術(shù)，特別是一種高錳低熱裂紋敏感性的高強度全奧氏 體電焊條。
背景技術(shù)：
由于奧氏體線膨脹系數(shù)大，所以奧氏體電焊條一直存在熱裂敏感性高的問題，目 前解決這一問題基本上都是采取一些傳統(tǒng)做法，如改變成分使焊縫金屬產(chǎn)生一定數(shù)量的 鐵素體組織，利用鐵素體溶解更多的硫磷雜質(zhì)，減少低熔點雜質(zhì)在晶界上的數(shù)量，從而改善 熱裂紋敏感性。但是鐵素體會增加焊縫金屬的磁性，對于有低磁要求的焊條這種做法是不 適宜的；有些奧氏體焊條會加入適量的錳，利用錳和硫發(fā)生反應生成高熔點的硫化錳，減少 低熔點雜質(zhì)硫化鎳在晶界上的數(shù)量，從而降低奧氏體電焊條熱裂紋敏感性，這種奧氏體焊 條的含錳量一般都不超過3. 5% ；在奧氏體焊條中加入錳，大多數(shù)的目的是利用錳是促進和 穩(wěn)定奧氏體的有效元素這一特點，用錳來代替昂貴的鎳金屬來促使焊縫金屬獲得全奧氏體 組織，而不是利用錳來降低熱裂敏感性。如不銹鋼焊條E219、EM0，焊條中加入了高含量的 錳元素，將鎳元素降至7%以下，熔敷金屬仍能得到全奧氏體組織；本發(fā)明焊條屬于高強度 全奧氏體電焊條，焊縫金屬鉻和鎳元素含量較高，為解決全奧氏體電焊條熱裂敏感性，在焊 縫金屬中加入了高達6. 5 8. 5%含量的錳元素，促使焊縫的凝固過程發(fā)生改變，從而得到 熱裂敏感性低的高強度全奧氏體焊條。檢索目前奧氏體電焊條的專利，大多注重焊條的性能，如強度和抗晶間腐蝕能力， 如在中國專利ZL200510001445. 2 “釩沉淀強化高強度全奧氏體電焊條”的說明中，該焊條 通過釩的沉淀強化作用來提高熔敷金屬強度；在專利申請?zhí)枮?00510017982. 6中國專利 “一種抗晶間腐蝕高強度全奧氏體電焊條”的說明中，該焊條通過在藥皮中添加稀土元素來 提高熔敷金屬抗晶間腐蝕能力。奧氏體電焊條的專利中也有注重解決焊條的工藝性，如焊條藥皮發(fā)紅、開裂現(xiàn)象， 抗氣孔敏感性等，如在專利申請?zhí)枮?2102650. 1 “超低碳奧氏體不銹鋼焊條及其制備”的 中國專利說明中，采用廉價的超低碳鋼絲做焊芯，完全通過焊條藥皮過渡合金元素，降低制 造和使用成本的同時，較好地解決了藥皮發(fā)紅、開裂現(xiàn)象；在專利申請?zhí)枮?6102361. 9“一 種奧氏體不銹鋼電焊條”的中國專利說明中，該焊條通過在藥皮中添加氧化鎂和氧化稀土 來改善奧氏體不銹鋼電焊條的抗氣孔敏感性。但到目前為止，還沒有涉及到用高的錳含量、 通過改變焊縫的凝固過程來解決高強度全奧氏體焊條熱裂紋敏感性的實例。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種高錳低熱裂紋敏感性的高強度全奧氏體電焊條。通過新的成分設(shè)計，在焊縫金屬中加入高含量的錳元素，通過改變焊縫的凝固過 程，從而解決高強度全奧氏體焊條的熱裂敏感性問題。為了實現(xiàn)解決上述技術(shù)問題的目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案
本發(fā)明的一種高錳低熱裂紋敏感性的高強度全奧氏體電焊條，焊條由焊芯和藥皮兩部 分組成，焊芯的基本組成成分重量比為C 0. 005 0. 03%, Si 0. θΓ . 0%, Mn 6. 5 8. 5%, Ni 16. 0 18. 5%, Cr 20. 5 22. 5%, Mo 3. 0 5. 0%, N 0. 20 0. 30%, S + P 彡 0. 040%，其余量為鐵； 焊條藥皮的基本組成成分重量比為大理石38 42 %，螢石32 38%，長石4 5%，金屬錳 4 6%，硅鐵占4 6%，鈦鐵占4 6%，鐵粉2 4%，純堿1 2%，羧甲基纖維素1 m ； 所述的硅鐵中硅重量含量為4(Γ47%，鈦鐵中鈦重量含量大于27 %。進一步的，鈦鐵中鈦重 量含量為27-38 %。將上述藥皮原材料混合均勻后，加入占固體組分質(zhì)量20-30%的20°C條件下 4(T50Be的鉀鈉水玻璃做粘接劑進行濕混，將混合均勻的藥粉壓涂在焊芯上，在焊條生產(chǎn)設(shè) 備上進行焊條制備。所述的水玻璃重量組分含量為彡29%,KO2彡3. 5,NaO2彡7. 5，模 數(shù)為2. 8^3. OM0本發(fā)明焊條熔敷金屬為全奧氏體組織，具有較高的強度，抗熱裂紋敏感性十分優(yōu) 異。在按照GJB15. 1 — 92中13. 3. 8抗熱裂紋敏感性試驗和橫向可變拘束試驗進行熱裂敏 感性評定時，焊縫金屬沒有產(chǎn)生任何裂紋。研究表明，本發(fā)明焊條的焊芯中由于加入了 6. 5^8. 5%的錳元素，熔池液態(tài)金屬 首先析出鐵素體，當液態(tài)金屬成分接近i^e-Cr-Ni三元合金相圖中的共晶轉(zhuǎn)變點時發(fā)生 L- δ + γ共晶反應，也就是說高的含錳量激發(fā)了熔池液態(tài)金屬的凝固是以奧氏體和鐵素 體兩種方式同時進行的。共晶反應生成的奧氏體隨后冷卻，枝晶界面較為光滑，而在較高溫 度凝固的鐵素體溶解了較多的硫磷雜質(zhì)，這些溶解了較多的硫磷雜質(zhì)的鐵素體隨后冷卻最 終完全轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，此時形成的奧氏體枝晶界面較為粗糙。對枝晶界面進行的X射線能 譜分析表明，粗糙界面處明顯發(fā)生了鐵素體化形成元素(如Si、Mo、Cr)的富集現(xiàn)象，而在光 滑的枝晶上則沒有這種現(xiàn)象。這種凝固方式將原來集中在凝固后期、焊縫中心的硫磷雜質(zhì)， 分散在鐵素體轉(zhuǎn)變成的奧氏體附近，改變了硫磷雜質(zhì)的分布方式，而且先期凝固、到較低溫 度才發(fā)生轉(zhuǎn)變的鐵素體比奧氏體線膨脹系數(shù)小，對最終降低焊縫金屬的拉伸應力也起到了 十分有利的作用。試驗研究表明，在本發(fā)明焊條中當焊芯錳含量低于6. 5%時，焊縫金屬室溫組織出 現(xiàn)少量的鐵素體組織，使得焊縫金屬磁性增高；當錳含量大于8. 5%時，焊縫金屬的凝固過 程為液相直接轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體組織，凝固過程中不產(chǎn)生鐵素體中間產(chǎn)物，這種焊縫組織的熱 裂敏感性較高。當錳含量在6. 5^8. 5%時，焊縫凝固過程發(fā)生上述變化，可以得到熱裂敏感 性極低的高強度全奧氏體焊縫金屬。這些技術(shù)方案，包括改進的技術(shù)方案以及進一步改進的技術(shù)方案也可以互相組合 或者結(jié)合，從而達到更好的技術(shù)效果。通過采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有以下的有益效果
采用本發(fā)明的電焊條，焊縫金屬為全奧氏體組織，具有極低的磁性，相對磁導率 Ur彡1. 01，焊縫金屬屈服強度可達400MPa以上，抗拉強度可達到600MPa以上，焊接工藝性 好，抗熱裂紋敏感性尤為突出。
本發(fā)明焊條可用于建造具有磁隱身特性要求的軍事裝備，也可用于海洋工程、電 力及機械工程等有高強度、低磁性要求的領(lǐng)域。
具體實施例方式以下給出具體實施例對本發(fā)明進行進一步說明
按規(guī)定的質(zhì)量比例配制藥粉，將混合均勻的藥粉用Si&=30. 6%，K02=3. 7%，Na02=8. 1%， 模數(shù)為3. 0M，用量為干粉重量的25. 6%的鈉鉀混合水玻璃做粘接劑壓涂在表1所列成分的 焊芯上，制成電焊條。表1本發(fā)明焊條用焊芯化學成分
權(quán)利要求
1. 一種高錳低熱裂紋敏感性的高強度全奧氏體電焊條，其特征是焊條由焊芯和 藥皮兩部分組成，焊芯的基本組成成分重量比為C 0. 005、. 03%，Si 0.0廣1.0%，Mn 6. 5 8. 5%, Ni 16. 0 18. 5%, Cr 20. 5 22. 5%, Mo 3. 0 5. 0%, N 0. 20 0. 30%, S + P 彡 0. 040%,其余量為鐵；焊條藥皮的基本組成成分重量比為大理石38 42 %，螢石32 38%，長石 4 5%，金屬錳4 6%，硅鐵占4 6%，鈦鐵占4 6%，鐵粉2 4%，純堿1 2%，羧甲基纖 維素1 ；硅鐵中硅重量含量為4(Γ47%，鈦鐵中鈦重量含量大于27 %。
全文摘要
本發(fā)明介紹了一種高錳低熱裂紋敏感性的高強度全奧氏體電焊條，其焊芯為C0.005~0.03%，Si0.01~1.0%，Mn6.5~8.5%，Ni16.0~18.5%，Cr20.5~22.5%，Mo3.0~5.0%，N0.20~0.30%，S＋P≤0.040%，其余量為鐵；藥皮組成為大理石38～42%，螢石32～38%，長石4～5%，金屬錳4～6%，硅鐵占4～6%，鈦鐵占4～6%，鐵粉2～4%，純堿1～2%，羧甲基纖維素1～2%。本焊條的焊縫金屬為全奧氏體組織，具有極低的磁性，屈服強度可達400MPa以上，抗拉強度可達600MPa以上，焊接工藝性好，抗熱裂紋敏感性尤為突出。
文檔編號B23K35/22GK102059470SQ20101059287
公開日2011年5月18日 申請日期2010年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月17日
發(fā)明者彭冀湘, 楊澍, 王明林 申請人:中國船舶重工集團公司第七二五研究所