專利名稱：具有優(yōu)異抗碎裂性能的、焊接鐵素體不銹鋼用的焊劑芯式焊絲的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種具有優(yōu)異的抗碎裂性能和耐腐蝕性能的、焊接鐵素體不銹鋼用的焊劑芯式焊絲。
汽車尾氣系統(tǒng)的部件如消音器之類通常是由鐵素體不銹鋼制成的。然而，當焊接這種鐵素體不銹鋼時，焊接部分的韌度下降，因而易于形成裂紋。為此，為了焊接鐵素體不銹鋼，人們致力于開發(fā)一種具有優(yōu)異抗碎裂性能和耐腐蝕性能的焊絲。
為達到這一目的，在焊接鐵素體不銹鋼時曾使用常規(guī)的固體焊絲。然而，近來廣泛采用焊劑芯式焊絲，因為與固體焊絲相比，焊劑芯式焊絲具有優(yōu)良的焊接施工性能。不過，即使采用焊劑芯式焊絲焊接鐵素體不銹鋼，在焊接部分仍會有較多地渣化。
日本特許平-5-30557中公開了一種在焊接鐵素體不銹鋼時減少渣化形成的技術。在該技術中，采用焊劑芯式焊絲，并通過限制渣化形成劑的含量來解決形成渣化的問題，同時通過適當控制金屬組份來解決焊接施工性能的惡化問題。
日本特許公開平-9-85491中公開了另一種焊接鐵素體不銹鋼用的焊劑芯式焊絲。在該技術中，焊劑芯式焊絲包含0.07～2.0重量％的硅、14.5～17.0重量％的鉻、0.01～1.0重量％的鋁、0.05～2.0重量％的鈦、0.02～0.1重量％的氮、0.005～0.5重量％的氟，余量為鐵和無法避免的其它雜質(zhì)。這些無法避免的其它雜質(zhì)包括0.1重量％或更低的碳、0.2重量％或更低的鈮以及6.0重量％或更低的錳。該焊劑芯式焊絲在抗氧化性能和降低焊接成本方面得以改進。
上面所述的用于焊接鐵素體不銹鋼的焊劑芯式焊絲能夠有效地改善耐腐蝕性能，并在一定程度上改善了抗碎裂性能。然而，在得到高的耐腐蝕性能和高的抗碎裂性能方面卻是有限的。
本發(fā)明就是要克服常規(guī)技術中的上述缺點。
因而，本發(fā)明的目的就是要提供一種用于焊接鐵素體不銹鋼的、具有優(yōu)異的耐腐蝕性能和抗碎裂性能的焊劑芯式焊絲。
本發(fā)明的發(fā)明者進行了大量的研究和試驗，來解決焊接鐵素體不銹鋼后所遇到的焊接金屬的抗碎裂性能問題。結果，本發(fā)明的發(fā)明者發(fā)現(xiàn)了下列事實，即限制焊絲成份中的氧含量和氮含量，以及相對于鉻含量來確定二者的總含量，是非常重要的。因而，本發(fā)明的發(fā)明者提出了本發(fā)明，即在用于焊接鐵素體不銹鋼的焊劑芯式焊絲中，將氧含量和氮含量控制到最佳水平，而且將[(O+N)×Cr]所確定的值控制到0.8或更低。
因而，為達到上述目的，按照本發(fā)明用于焊接鐵素體不銹鋼的焊劑芯式焊絲包括0.04重量％或更低的碳、0.1～1.0重量％的硅、0.1～1.0重量％的錳、0.02重量％或更低的磷、0.02重量％或更低的硫、10～25重量％的鉻、0.3～1.5重量％的鈦+鈮、0.04重量％或更低的氮、0.04重量％或更低的氧，余量為鐵和其它不可避免的雜質(zhì)，其中[(O+N)×Cr]所確定的值為0.8或更低。
參照附圖，通過本發(fā)明優(yōu)選實施方案的詳細描述可以使本發(fā)明的上述目的和其它優(yōu)點更加清楚，其中

圖1是本發(fā)明的焊接鐵素體不銹鋼用的焊劑芯式焊絲橫截面圖；圖2是透視圖，它顯示的是用于抗碎裂試驗的焊劑沉積金屬的形成方法，其中圖2(a)顯示了在上部沉積焊接金屬的方法；圖2(b)顯示了在下部沉積焊接金屬的方法；
圖3是表示鉻含量與O+N含量的比例對于抗碎裂性能影響的關系圖。
本發(fā)明中，用于焊接鐵素體不銹鋼的焊劑芯式焊絲包括0.04重量％或更低的碳、0.1～1.0重量％的硅、0.1～1.0重量％的錳、0.02重量％或更低的磷、0.02重量％或更低的硫、10～25重量％的鉻、0.3～1.5重量％的鈦+鈮、0.04重量％或更低的氮、0.04重量％或更低的氧，余量為鐵和其它不可避免的雜質(zhì)，其中[(O+N)×Cr]所確定的值為0.8或更低。
下面將描述限制上面組份的原因。
如果碳含量太高，將沉淀出馬氏體，形成粗糙的碳化物，其結果是抗碎裂性能惡化，焊接部分的韌度降低，而且粒內(nèi)耐腐蝕能力下降。因而在本發(fā)明中將碳含量限制在0.04重量％或更低。
組份硅是作為脫氧劑加入的。如果其含量太高，那么鐵素體的粒徑會變粗，引起韌度下降，而如果其含量太低，抗氧化性能就會下降。因而，本發(fā)明將硅的含量限制在0.1～1.0重量％。
組分錳是作為脫氧劑加入的。它可以增加焊接金屬的韌度。然而，如果其含量太高，增加的強度會使延伸率下降，而如果其含量太低，焊接金屬的韌度也會下降。因而，在本發(fā)明中其含量限定在0.1～1.0重量％。
至于磷和硫，如果其含量太高，就會形成晶粒邊界沉降物如MnS，結果是焊接部分的韌度降低。因而，考慮到抗碎裂性能，將它們的含量分別限制在0.02重量％或更低。
組份鉬是改善耐熱性能和抗點蝕性能的元素，在本發(fā)明中其加入是任選的。如果加入鉬，其含量優(yōu)選限制在3.0重量％或更低。原因是如果其含量太高，強度的增加會顯得過度。
組份鉻是不銹鋼的基本成份，它可以改善焊接部分的耐腐蝕能力和抗氧化能力以及增加其強度。為了使其耐腐蝕能力和抗氧化能力達到與鐵素體不銹鋼同樣的程度，鉻的加入量要達到10重量％或更高。然而，如果其含量超過25重量％，就不容易制得焊劑芯式焊絲。為此，在本發(fā)明中，鉻含量優(yōu)選限制在10～25重量％。
組份鈦和鈮可以防止鉻的碳化物的形成，以改進粒內(nèi)耐腐蝕能力。然而，如果其含量低于0.3重量％，添加效果不夠充分，而如果其含量超過1.5重量％，增加的渣化不僅會降低耐腐蝕能力，而且也會降低抗氧化能力。因此在本發(fā)明中鈦和鈮的含量應分別優(yōu)選限制在0.3～1.5重量％。
組份氮和氧不僅會降低焊接金屬的抗碎裂能力和韌度，而且會使耐腐蝕能力惡化。因而應當限制其含量。所以在本發(fā)明中，考慮到上述因素，將氮和氧的含量分別限制在0.04重量％或更低。
而且，在本發(fā)明中，將[(O+N)×Cr]所確定的值控制在0.8或更低。即不僅是氮和氧的含量，而且鉻的含量也要適當控制。原因是如果上述的值超過0.8，那么就不會在焊接金屬中得到優(yōu)異的抗碎裂能力。
同時，在包有金屬鞘的、用于焊接鐵素體不銹鋼的焊劑芯式焊絲中，金屬鞘應當是低碳鋼。而且在金屬鞘內(nèi)，焊劑填充的比例為10～25重量％。
盡管采用上述組成的焊劑芯式焊絲進行焊接，但由于氫的擴散作用，焊接金屬會形成延遲的裂紋。因而，在焊接時，每100克焊接金屬中的氫含量優(yōu)選控制在2cc或更低。
現(xiàn)在用實施例來描述本發(fā)明。
如圖2所示，先將熱處理過的圓棒10和20的兩端焊接，使圓棒10和20的兩端定位，形成焊接部分30；然后進行焊接，使熱處理過的圓棒10和20固定，形成焊接部分40。下面表2給出了這種情況下特定的焊接條件。
表1
表2
焊接完成一周后，檢查焊接部分40是否存在任何裂紋，結果示于表1和圖3中。
如上面表1所示，在本發(fā)明的實施例1～9中，氧和氮的含量處于最優(yōu)水平，[(O+N)×Cr]的值為0.8或更低，它們具有優(yōu)異的抗碎裂性能。
與此相反，在對比例1～12中，氧和氮的含量遠離本發(fā)明的范圍，或者[(O+N)×Cr]的值超過0.8，它們均產(chǎn)生了裂紋。
同時，圖3是鉻含量與(氧+氮)含量的比例對于抗碎裂性能影響的關系圖。如該圖所示，從鉻含量與(氧+氮)含量的比例來看，本發(fā)明的實施例完全不同于對比例。
按照上述的本發(fā)明，適當?shù)叵拗沏t含量相對于(氧+氮)含量的比例，就可以使用于焊接鐵素體不銹鋼的焊劑芯式焊絲具有優(yōu)異的耐腐蝕能力和抗碎裂能力。
權利要求
1.一種用于焊接鐵素體不銹鋼的焊劑芯式焊絲，包括0.04重量％或更低的碳、0.1～1.0重量％的硅、0.1～1.0重量％的錳、0.02重量％或更低的磷、0.02重量％或更低的硫、10～25重量％的鉻、0.3～1.5重量％的鈦+鈮、0.04重量％或更低的氮、0.04重量％或更低的氧，余量為鐵和其它不可避免的雜質(zhì)，其中[(O+N)×Cr]所確定的值為0.8或更低。
2.如權利要求1所述的焊劑芯式焊絲，其特征在于，另外加入3.0重量％或更低的鉬。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于焊接鐵素體不銹鋼的焊劑芯式焊絲。該焊劑芯式焊絲包括:0.04重量%或更低的碳、0.1～1.0重量%的硅、0.1～1.0重量%的錳、0.02重量%或更低的磷、0.02重量%或更低的硫、10～25重量%的鉻、0.3～1.5重量%的鈦+鈮、0.04重量%或更低的氮、0.04重量%或更低的氧,余量為鐵和其它不可避免的雜質(zhì),其中[(O+N)×Cr]所確定的值為0.8或更低。當其用于焊接鐵素體不銹鋼時,顯示出優(yōu)異的耐腐蝕性能和抗碎裂性能。
文檔編號C22C38/26GK1314228SQ0110986
公開日2001年9月26日 申請日期2001年3月20日 優(yōu)先權日2000年3月20日
發(fā)明者金性國 申請人:現(xiàn)代綜合金屬株式會社