PH13‑8Mo不鏽鋼用金屬型焊絲及其製備方法與流程
2023-09-23 09:55:50 1
本發明屬於焊接材料技術領域，具體涉及ph13-8mo不鏽鋼用金屬型焊絲，本發明還涉及該焊絲的製備方法。
背景技術：
ph13-8mo不鏽鋼屬於高強鋼的一種，屬於馬氏體時效不鏽鋼，主要由8％的ni、2％的mo、13％的cr組成，具備高的耐腐蝕特性，逐步代替沉澱硬化不鏽鋼作為高強度不鏽鋼。ph13-8mo不鏽鋼在完全硬化狀態時，具有最佳耐蝕性，也有最好的耐硫化物應力腐蝕破裂性能；不僅具有高的強度，還同時具備優良的斷裂韌性，橫向力學性能和耐應力腐蝕性能，綜合性能優良，被廣泛用於宇航、核反應堆和石油化工等領域。
ph13-8mo馬氏體時效不鏽鋼通過熱處理：(1)固溶處理：將鋼加熱到ac3以上50℃左右(此時所有析出相溶解且晶粒又不劇烈長大)，然後空冷，獲得均勻、細小的板條狀馬氏體組織；在此狀態鋼的硬度較低，可進行各種冷變形、焊接及切削加工；(2)時效處理：可分為最高強化的時效處理和過時效處理；時效處理溫度一般為480℃左右，時效時間約3小時，此時可使鋼得到最好的強韌性配合，強度較高；過時效處理溫度高於最強時效處理溫度，此時強度稍低但具有較高的韌性。
ph13-8mo不鏽鋼一般用在航空航天、核電等領域，質量要求高，在焊接時儘量的要避免焊接缺陷，選用氬氣或者混合氣體作為保護氣體，避免焊接飛濺、打磨處理，目前鮮有與ph13-8mo不鏽鋼匹配的焊絲。
技術實現要素：
本發明的目的是提供一種ph13-8mo不鏽鋼用金屬型焊絲，用於ph13-8mo馬氏體時效不鏽鋼的焊接，焊接飛濺小、焊後無需清理，得到的焊縫具有高耐蝕性能和良好的力學性能。
本發明還提供了上述焊絲的製備方法。
本發明所採用的技術方案是，ph13-8mo不鏽鋼用金屬型焊絲，由外皮和藥芯組成，藥芯按質量百分比由以下組分組成：
金屬鉻5％-10％，金屬鎳6％-12％，金屬鉬20％-25％，電解鋁7％～12％，矽鐵10％-15％，硼粉和稀土各2％～5％，其餘為鐵，以上組分質量百分比之和為100％。
本發明的特點還在於：
藥芯的填充率為20％-28％。
外皮材料為304不鏽鋼鋼帶。
本發明所採用的另一個技術方案是，一種ph13-8mo不鏽鋼用金屬型焊絲的製備方法，具體按照以下步驟實施：
步驟1、按質量百分比分別稱取如下原料：
金屬鉻5％-10％，金屬鎳6％-12％，金屬鉬20％-25％，電解鋁7％～12％，矽鐵10％-15％，硼粉和稀土各2％～5％，其餘為鐵，以上組分質量百分比之和為100％；其中，稱取的所有原料都為粉末狀；
步驟2、將步驟1中稱取的所有原料粉末混合均勻後烘乾，得到藥芯粉末；
步驟3、稱取外皮，將外皮置於焊絲成型機的放帶機上，將外皮軋製成u型槽，然後向u型槽中添加經步驟2得到的藥芯粉末，再通過成型機將u型槽外皮閉合、拉拔，得到藥芯焊絲半成品；
步驟4、用拉絲機將步驟3製備得到的藥芯焊絲半成品拉直，盤成圓盤，密封包裝，最終得到ph13-8mo不鏽鋼用金屬型焊絲。
步驟2中：烘乾溫度為200℃-300℃，烘乾時間為2h-3h。
步驟3中：外皮材料為304不鏽鋼鋼帶。
步驟3中：藥芯的填充率為20％-28％。
本發明的有益效果在於：
1.本發明ph13-8mo不鏽鋼用金屬型焊絲，選用金屬型藥芯焊絲，較其它的礦物渣和自保護藥芯焊絲，具有飛濺小，焊後無需清理，適合用於要求高的焊接要求，焊縫表面光潔，無氣孔無夾渣，可連續施焊；
2.焊接得到的焊縫成型美觀，具有很好的焊接工藝性，能夠得到馬氏體時效不鏽鋼焊縫組織，焊接接頭具有優良的力學性能和耐腐蝕性；
3.本發明ph13-8mo不鏽鋼用金屬型焊絲的製備方法簡單，操作方便，適用於自動焊機，具有較高的生產效率。
具體實施方式
下面結合具體實施方式對本發明進行詳細說明。
本發明所採用的技術方案是，一種ph13-8mo不鏽鋼用金屬型焊絲，由外皮和藥芯組成，藥芯按質量百分比由以下組分組成：
金屬鉻5％-10％，金屬鎳6％-12％，金屬鉬20％-25％，電解鋁7％～12％，矽鐵10％-15％，硼粉和稀土各2％～5％，其餘為鐵，以上組分質量百分比之和為100％。
其中，藥芯中各組分的作用：
金屬鉬、鉻，矽鐵，具有鐵素體化的作用，鋁具有促進針狀鐵素體的形，使焊縫中有生成鐵素體的趨勢，鎳具有奧氏體化的作用，使焊縫中有生成奧氏體的趨勢，4種金屬粉配合使用，從而使得奧氏體與鐵素體在焊縫中成一定比例；
金屬鉻對強度的提高有一定的作用，可以使鋼在具有氧化性的介質中產生一種與基體組織牢固結合的鉻鐵氧化物的鈍化膜；鉻對強度的影響表現為適量的鉻元素能提高焊縫金屬的強韌性；
矽，有一定的脫氧作用，可以美化焊縫；矽還具有抗回火軟化作用，使焊縫在後續熱處理過程中保持一定的強度。在焊縫金屬中也能起到一定的固溶強化作用，可以促進針狀鐵素體析出，並細化晶粒；
電解鋁粉，在焊縫金屬中起到了提高焊接接頭的韌性。
優選地，所述藥芯按質量百分比由以下組分製成：金屬鉻8％，金屬鎳8％，金屬鉬23％，電解鋁粉10％，矽鐵12％，硼粉、稀土各4％，鐵31％，以上組分質量百分比之和為100％；或
所述藥芯按質量百分比由以下組分製成：金屬鉻10％，金屬鎳6％，金屬鉬20％，電解鋁粉8％，矽鐵14％，硼粉、稀土各5％，鐵32％，以上組分質量百分比之和為100％；或
所述藥芯按質量百分比由以下組分製成：金屬鉻6％，金屬鎳8％，金屬鉬25％，電解鋁粉8％，矽鐵12％，硼粉、稀土各5％，鐵31％，以上組分質量百分比之和為100％；或
所述藥芯按質量百分比由以下組分製成：金屬鉻10％，金屬鎳10％，金屬鉬20％，電解鋁粉8％，矽鐵12％，硼粉、稀土各5％，鐵30％，以上組分質量百分比之和為100％；或
所述藥芯按質量百分比由以下組分製成：金屬鉻10％，金屬鎳12％，金屬鉬25％，電解鋁粉12％，矽鐵15％，硼粉、稀土各5％，鐵16％，以上組分質量百分比之和為100％；
藥芯的填充率為20％-28％；
外皮材料為304不鏽鋼鋼帶；
本發明ph13-8mo不鏽鋼用金屬型焊絲的製備方法，具體按照以下步驟實施：
步驟1、按質量百分比分別稱取如下原料：
金屬鉻5％-10％，金屬鎳6％-12％，金屬鉬20％-25％，電解鋁7％～12％，矽鐵10％-15％，硼粉和稀土各2％～5％，其餘為鐵，以上組分質量百分比之和為100％；
其中，稱取的所有原料都為粉末狀；
步驟2、將步驟1中稱取的所有原料粉末混合均勻後烘乾，烘乾溫度為200℃-300℃，烘乾時間為2h-3h，得到藥芯粉末；
步驟3、稱取304不鏽鋼鋼帶外皮，將外皮置於焊絲成型機的放帶機上，將外皮軋製成u型槽，然後向u型槽中添加經步驟2得到的藥芯粉末，藥芯的填充率為20％-28％，再通過成型機將u型槽外皮閉合、拉拔，得到藥芯焊絲半成品；
步驟4、用拉絲機將步驟3製備得到的藥芯焊絲半成品拉直，盤成圓盤，密封包裝，最終得到ph13-8mo不鏽鋼用金屬型焊絲；
一般，將藥芯焊絲的直徑拉拔至1.2mm-2.0mm；
其中，稀土主要成分為氧化鈰。
實施例1
製備ph13-8mo不鏽鋼用金屬型焊絲：
步驟1，稱取金屬鉻8g，金屬鎳8g，金屬鉬23g，電解鋁粉10g，矽鐵12g，硼粉和稀土各4g，鐵31g；
上述原料均為粉末狀；
步驟2，將步驟1中稱取的所有原料粉末混合均勻後烘乾，烘乾溫度為200℃，烘乾時間為2h，得到藥芯粉末；
步驟3，稱取304不鏽鋼鋼帶，其中鋼帶寬度為7mm、厚度為0.3mm，放置在藥芯焊絲成型機的放帶機上，通過成型機將碳鋼鋼帶軋製成u型槽，然後向u型槽中添加經步驟2得到的藥芯粉末，，藥芯粉末的填充率控制在20％，再通過成型機將碳鋼鋼帶軋製成u型槽碾壓閉合，拉拔，最終拉拔藥芯焊絲至直徑為1.2mm，得到藥芯焊絲半成品；
步驟4，最後用拉絲機將步驟3製備得到的藥芯焊絲半成品拉直，盤成圓盤，密封包裝，最終得到ph13-8mo不鏽鋼用金屬型焊絲。
採用實施例1的方法製得的ph13-8mo不鏽鋼用金屬型焊絲，適用於熔化極氣體保護焊(gmaw)，焊接電流為170a，電壓為16v，保護氣體為ar氣體，氣體流速為15l/min。測得焊接接頭的抗拉強度為823mpa，屈服極限為675mpa，斷面收縮率52％，衝擊功為66j。性能符合ph13-8mo馬氏體時效不鏽鋼的使用要求。
實施例2
步驟1，稱取金屬鉻10g，金屬鎳6g，金屬鉬20g，電解鋁粉8g，矽鐵14g，硼粉和稀土各5g，鐵32g；
上述原料均為粉末狀；
步驟2，將步驟1中稱取的所有原料粉末混合均勻後烘乾，烘乾溫度為250℃，烘乾時間為2.5h，得到藥芯粉末；
步驟3，稱取304不鏽鋼鋼帶，其中鋼帶寬度為7mm、厚度為0.3mm，放置在藥芯焊絲成型機的放帶機上，通過成型機將碳鋼鋼帶軋製成u型槽，然後向u型槽中添加經步驟2得到的藥芯粉末，藥芯粉末的填充率控制在22％，再通過成型機將碳鋼鋼帶軋製成u型槽碾壓閉合，拉拔，最終拉拔藥芯焊絲至直徑為1.4mm，得到藥芯焊絲半成品；
步驟4，最後用拉絲機將步驟3製備得到的藥芯焊絲半成品拉直，盤成圓盤，密封包裝，最終得到ph13-8mo不鏽鋼用金屬型焊絲。
採用實施例2的方法製得的ph13-8mo不鏽鋼用金屬型焊絲，適用於熔化極氣體保護焊(gmaw)，焊接電流為180a，電壓為16v，保護氣體為ar氣體，氣體流速為15l/min。焊接接頭的抗拉強度為846mpa，屈服極限為689mpa，斷面收縮率50％，衝擊功為71j。性能符合ph13-8mo馬氏體時效不鏽鋼的使用要求。
實施例3
步驟1，稱取金屬鉻6g，金屬鎳8g，金屬鉬25g，電解鋁粉8g，矽鐵12g，硼粉和稀土各5g，鐵31g；
上述原料均為粉末狀；
步驟2，將步驟1中稱取的所有原料粉末混合均勻後烘乾，烘乾溫度為300℃，烘乾時間為3h，得到藥芯粉末；
步驟3，稱取304不鏽鋼鋼帶，其中鋼帶寬度為7mm、厚度為0.3mm，放置在藥芯焊絲成型機的放帶機上，通過成型機將碳鋼鋼帶軋製成u型槽，然後向u型槽中添加經步驟2得到的藥芯粉末，藥芯粉末的填充率控制在24％，再通過成型機將碳鋼鋼帶軋製成u型槽碾壓閉合，拉拔，最終拉拔藥芯焊絲至直徑為1.6mm，得到藥芯焊絲半成品；
步驟4，最後用拉絲機將步驟3製備得到的藥芯焊絲半成品拉直，盤成圓盤，密封包裝，最終得到ph13-8mo不鏽鋼用金屬型焊絲。
採用實施例3的方法製得的ph13-8mo不鏽鋼用金屬型焊絲，適用於熔化極氣體保護焊(gmaw)，焊接電流為190a，電壓為17v，保護氣體為ar氣體，氣體流速為15l/min。焊接接頭的抗拉強度為799mpa，屈服極限為633mpa，斷面收縮率49％，衝擊功為68j。性能符合ph13-8mo馬氏體時效不鏽鋼的使用要求。
實施例4
步驟1，稱取金屬鉻10g，金屬鎳10g，金屬鉬20g，電解鋁粉8g，矽鐵12g，硼粉和稀土各5g，鐵30g；
上述原料均為粉末狀；
步驟2，將步驟1中稱取的所有原料粉末混合均勻後烘乾，烘乾溫度為200℃，烘乾時間為3h，得到藥芯粉末；
步驟3，稱取304不鏽鋼鋼帶，其中鋼帶寬度為7mm、厚度為0.3mm，放置在藥芯焊絲成型機的放帶機上，通過成型機將碳鋼鋼帶軋製成u型槽，然後向u型槽中添加經步驟2得到的藥芯粉末，藥芯粉末的填充率控制在26％，再通過成型機將碳鋼鋼帶軋製成u型槽碾壓閉合，拉拔，最終拉拔藥芯焊絲至直徑為1.8mm，得到藥芯焊絲半成品；
步驟4，最後用拉絲機將步驟3製備得到的藥芯焊絲半成品拉直，盤成圓盤，密封包裝，最終得到ph13-8mo不鏽鋼用金屬型焊絲。
採用實施例4的方法製得的ph13-8mo不鏽鋼用金屬型焊絲，適用於熔化極氣體保護焊(gmaw)，焊接電流為200a，電壓為20v，保護氣體為ar氣體，氣體流速為15l/min。焊接接頭的抗拉強度為857mpa，屈服極限為637mpa，斷面收縮率54％，衝擊功為65j。性能符合ph13-8mo馬氏體時效不鏽鋼的使用要求。
實施例5
步驟1，稱取金屬鉻10g，金屬鎳12g，金屬鉬25g，電解鋁粉12g，矽鐵15g，硼粉和稀土各5g，鐵16g；
上述原料均為粉末狀；
步驟2，將步驟1中稱取的所有原料粉末混合均勻後烘乾，烘乾溫度為200℃，烘乾時間為2.5h，得到藥芯粉末；
步驟3，稱取304不鏽鋼鋼帶，其中鋼帶寬度為7mm、厚度為0.3mm，放置在藥芯焊絲成型機的放帶機上，通過成型機將碳鋼鋼帶軋製成u型槽，然後向u型槽中添加經步驟2得到的藥芯粉末，藥芯粉末的填充率控制在28％，再通過成型機將碳鋼鋼帶軋製成u型槽碾壓閉合，拉拔，最終拉拔藥芯焊絲至直徑為2.0mm，得到藥芯焊絲半成品；
步驟4，最後用拉絲機將步驟3製備得到的藥芯焊絲半成品拉直，盤成圓盤，密封包裝，最終得到ph13-8mo不鏽鋼用金屬型焊絲。
採用實施例3的方法製得的ph13-8mo不鏽鋼用金屬型焊絲，適用於熔化極氣體保護焊(gmaw)，焊接電流為190a，電壓為18v，保護氣體為ar氣體，氣體流速為15l/min。焊接接頭的抗拉強度為789mpa，屈服極限為614mpa，斷面收縮率53％，衝擊功為69j。性能符合ph13-8mo馬氏體時效不鏽鋼的使用要求。
本發明ph13-8mo不鏽鋼用金屬型焊絲，由外皮和藥芯組成，外皮材料為304不鏽鋼鋼帶；金屬型藥芯焊絲，較其它的礦物渣和自保護藥芯焊絲，具有飛濺小，焊後無需清理，適合用於要求高的焊接要求，焊縫表面光潔，無氣孔無夾渣，焊後無需清理，可連續施焊；焊接得到的焊縫成型美觀，具有很好的焊接工藝性，能夠得到馬氏體時效不鏽鋼焊縫組織，焊接接頭具有優良的力學性能和耐腐蝕性；
本發明還提供了上述ph13-8mo不鏽鋼用金屬型焊絲的製備方法，將金屬鉻，金屬鎳，金屬鉬，電解鋁粉，矽鐵，硼粉，稀土和鐵粉混合後烘乾得到藥芯；將藥芯添加到碳鋼鋼帶軋製成的u型槽、碾壓閉合、拉拔、拉直，盤成圓盤，密封包裝即可得到，製備方法簡單，易於實現。