一種成材率較高的鎳基合金焊絲的製備方法
2023-08-05 16:14:01 1
一種成材率較高的鎳基合金焊絲的製備方法
【專利摘要】本發明涉及一種鎳基合金焊絲的製備方法，其合金的組分及質量百分比為C：0.4%～0.45%，Mn：1.0%～1.5%，Si：0.15%～1.2%，P≤0.025%，S≤0.02%，Cr：28%～30%，Ni：49%～51%，Co≤0.1%，Mo≤0.1%，Ti≤0.1%，Al≤0.1%，W：4.0%～5.0%，其餘為鐵；製備方法是通過合金熔煉—電渣重熔—熱鍛開坯—熱軋退火—酸洗、修磨—冷拉—氫退，電渣重熔採用CaF2、Al2O3、CaO渣系。本發明的鎳基合金焊絲的製備方法可以製得性能滿足要求的較細焊絲，成材率高。
【專利說明】一種成材率較高的鎳基合金焊絲的製備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種焊絲的製備方法，屬於合金【技術領域】。
【背景技術】
[0002]Cr28Ni48W5鎳基合金，有很高耐高溫性能，可以製成焊絲用於修復耐高溫金屬材料。但是Cr28Ni48W5合金中鉻元素含量較高並含有鎢元素，鋁、鈦等元素含量較低，因此Cr28Ni48W5合金加工塑性較差，是一種難變形的高溫焊絲材料，一般用於製造較粗的焊絲，焊絲較細時成材率極低。
[0003]中國專利文獻CN 101249591公開了一種鎳基焊絲及其製備工藝，該焊絲鎳含量極聞，且不含鶴兀素，其通過真空冶煉一電禮:重溶一鍛造一熱軋一拉絲一退火工藝製成。
[0004]中國專利文獻CN 102912151公開了一種高性能耐蝕合金的超純電渣重熔方法，有以下步驟:將自熔電極棒的配料成分按重量份為:N1:25~34份、Cr:25~29份、Mo:
2.5~4.5份、Fe:30~45份，經真空感應熔煉，製得自熔電極棒；自熔電極棒在渣料配比按重量份為:CaF2:55~80份、CaO:5~25份、Al2O3:5~15份、MgO:5~10份的熔融電渣重熔渣料中緩慢熔化，提純，在結晶器重新結晶，得到電渣錠；電渣錠在1130±5°C的溫度下，鍛造成棒材，固溶處理，得到高性能耐蝕合金。採用本發明方法可以減少合金中的硫、磷等有害元素的含量，改善合金的雜質分布情況，利於細化組織，改善其熱加工性能和成材率。該焊絲鎳含量較低，鐵含量較高，且不含有鎢元素。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是提供一種對合金成分、製造工藝進行優化，可以將牌號為Cr28Ni48W5的鎳基合金製成較細焊絲且成材率較高的鎳基合金焊絲製備方法。
[0006]為了解決上述技術問題，實現本發明目的的技術方案是一種鎳基合金焊絲的製備方法，具體步驟如下:
A.合金熔煉，根據合金的組分及質量百分比為C:0.4%~0.45%，Mn:1.0%~1.5%，Si:0.15% ~L 2%, P^0.025%, S^0.02%, Cr:28% ~30%，Ni:49% ~51%，Co ( 0.1%，Mo ( 0.1%，Ti ( 0.1%，Al ( 0.1%，W:4.0%~5.0%，其餘為鐵，進行配料，將原料投入真空感應爐中進行熔煉，澆注成電極棒；
B.電渣重熔，採用現有技術的電渣重熔設備，將電極棒的表面進行打磨處理後作為自耗電極插入熔渣內，熔渣採用CaF2、A1203、CaO渣系，渣系中CaF2的質量百分比含量為75%~85%，Al2O3的質量百分比含量為12%~18%，CaO的質量百分比含量為4%~6%，電流2100A~2300A,鋼澱封頂補縮電流OA~1500A,封頂時間3min~5min,停電冷卻5min~IOmin脫錠，在空氣中冷卻至常溫，得到合金錠；
C.熱鍛開坯，將合金錠放入初始溫度<600°C的加熱爐內進行加熱，升溫至1210°C~1250°C，保溫50min~SOmin後進行鍛造，鍛造成合金坯，在空氣中冷卻至常溫；
D.熱軋退火，將合金坯表面修磨後，加熱至108(TC~1120°C進行熱軋，熱軋成盤元絲材，在空氣中冷卻至常溫；
E.酸洗、修磨，將盤元絲材用硫酸進行酸洗，然後修整打磨；
F.冷拉,採用現有的冷拉工藝,將盤元絲材逐步拉細,直至絲材直徑<3mm ；
G.氫退，將冷拉處理後的盤元絲材升溫至1035°C?1065°C進行氫退處理，氫退處理後矯直。
[0007]上述渣系中CaF2的質量百分比含量為80%，Al2O3的質量百分比含量為15%，CaO的質量百分比含量為5%。
[0008]上述Si在合金中的質量百分比含量為0.15%?0.8%。
[0009]上述Mn在合金中的質量百分比含量為1.0%?1.2%。
[0010]上述電極棒的直徑為80mm。
[0011]上述步驟C中的保溫時間為60min。
[0012]上述步驟B中停電冷卻5min脫錠。
[0013]上述步驟D中，將合金坯熱軋成直徑為8mm的盤元絲材；所述步驟F中的冷拉工藝是按照絲材直徑:8mm—7mm一6mm一5mm一4.2mm一3.5mm一2.8mm一2.4mm,依次進行拉絲且分別在絲材直徑為7mm和絲材直徑為2.8mm時用硫酸進行酸洗。
[0014]為了解決上述技術問題，實現本發明還提供一種由上述的鎳基合金焊絲的製備方法製得的鎳基合金焊絲。
[0015]本發明具有積極的效果:
(O焊絲中的Si元素有利於在焊縫的表面形成氧化膜，提高焊縫在高溫時的抗氧化性，同時Si還是良好的脫氧劑，並可以增加熔渣和熔化金屬的流動性。但是一般Cr28Ni48W5合金中Si含量為1%至2%，Si的含量過高容易產生形成夾渣，對衝擊韌性也有影響。本發明的鎳基合金焊絲對合金成分中的Si元素進行了嚴格的控制，有利於提高材質的塑性，以便於將合金加工成更細的焊絲。
[0016](2)焊絲中的Mn元素是良好的脫硫劑，同時也是固溶強化元素，可以提高焊縫的強度和硬度，但是一般Cr28Ni48W5合金中Mn含量為1.5%左右。本發明的鎳基合金焊絲對合金成分中的Mn元素進行了嚴格的控制，有利於提高材質的塑性，以便於將合金加工成更細的焊絲。
[0017](3)本發明的鎳基合金焊絲對合金成分進行了優化，N1、Cr、W這三個主要元素的配比保證了焊絲的焊接性能。控制Co、Mo、T1、Al等元素的含量，也有利於提高材質的塑性便於將合金加工成較細的焊絲。
[0018](4)本發明的鎳基合金焊絲嚴格控制了 Mn和Si的含量，然而Mn和Si聯合脫氧是最有效的脫氧方式，為了保證在Mn和Si的含量減少的同時，不影響焊絲的其他性能，本發明在製備過程中，採用真空冶煉的工藝，有利於降低減低氣體含量與有害元素含量，同時令可能存在的Al、Ti等元素不易氧化。本發明在製備過程中還採用了電渣重熔工藝，有利於淨化金屬，顯著地去除非金屬夾雜物，電渣重熔後合金純淨、組織緻密、成分均勻、表面光潔，可以使得合金錠的質量和性能得到改進，使合金的低溫、室溫和高溫下的塑性和衝擊韌性增強，將合金錠加工成較細焊絲可以有效地提高成材率。本發明的電渣重熔的渣系根據合金的成分進行選擇，優選CaF2 = Al2O3: CaO = 80:15: 5，從而使得熔點、電導率、粘度均與合金成分相匹配，可以最大程度的淨化合金。[0019](5)本發明的鎳基合金焊絲在製備過程中還採用了氫退的工藝，可以降低焊絲的硬度，提高塑性，消除內應力，細化組織和消除組織不均與性，使得晶粒組織更均勻，表面細膩、光亮，焊絲柔軟、無磁、抗疲勞性好、延伸力大。
[0020](6)本發明的鎳基合金焊絲採用牌號為Cr28Ni48W5的鎳基合金，通過合金成分和製造工藝的優化，可以製成直徑3mm以下的焊絲，成材率在96%以上。
【具體實施方式】
[0021]實施例1
本實施例的鎳基合金焊絲，合金的組分及質量百分比為c:0.41%、Mn:1.02%、Si:0.57%、P:0.02%、S:0.02%、Cr:28.32%、Ni:49.58%、Co:0.08%、Mo:0.09%、Ti:0.08%、Al:0.07%、W:4.81%、其餘是鐵。
[0022]本實施例的鎳基合金焊絲的製備方法具體步驟如下:
A.合金熔煉，根據合金的組分及質量百分比進行配料，將表面除鏽和油汙後的原料投入真空感應爐中，裝料完畢後，開始抽真空，直至壓強達到0.67Pa時，開始送電加熱爐料，溫度控制在1600°C左右，真空度控制在0.1?IPa，爐料熔清後，立即加入適量的塊狀石墨或其他高碳材料進行碳氧反應，充分脫氧、去氣、揮髮夾雜物後，加入中間合金碎塊，加入後用大功率攪拌2min，加速合金的熔化和分布均勻，由於Mn的揮發性較強，一般在出鋼前5min加入，合金化以後，溫度和成分合格即可澆注，出鋼溫度為1590°C。澆注成直徑為80mm的電極棒。
[0023]B.電渣重熔，採用現有技術的電渣重熔設備，將電極棒的表面進行打磨處理後作為自耗電極插入熔渣內，熔渣採用CaF2、A1203、CaO渣系，渣系中CaF2的質量百分比含量為80%，Al2O3的質量百分比含量為15%，CaO的質量百分比含量為5%，電流2100A?2300A，鋼錠封頂補縮電流OA?1500A,封頂時間3min?5min,停電冷卻5min脫錠,在空氣中冷卻至常溫，得到合金錠。
[0024]C.熱鍛開坯，將合金錠放入初始溫度< 600°C的加熱爐內進行加熱，升溫至1230°C左右,保溫60min後進行鍛造,鍛造成50mmX 50mm的方形合金還,在空氣中冷卻至常溫。
[0025]D.熱軋退火，將合金坯表面修磨後，加熱至1100°C左右進行熱軋，熱軋成直徑為8mm的盤元絲材，在空氣中冷卻至常溫。
[0026]E.酸洗、修磨，將盤元絲材用硫酸進行酸洗，然後修整打磨。
[0027]F.冷拉,採用現有的冷拉工藝,按照絲材直徑:8mm—7mm一6mm一5mm一4.2mm一
3.5mm一2.8mm一2.4mm,依次進行拉絲且分別在絲材直徑為7mm和絲材直徑為2.8mm時用硫酸進行酸洗。
[0028]G.氫退，將冷拉處理後的盤元絲材升溫至1050°C進行氫退處理，氫退處理後矯直。
[0029]實施例2
本實施例的鎳基合金焊絲，合金的組分及質量百分比為C:0.45%、Mn:1.18%、Si:0.15%、P:0.02%、S:0.02%、Cr:29.51%、Ni:50.32%、Co:0.08%、Mo:0.09%、Ti:0.08%、Al:
0.07%、W:4.15%、其餘是鐵。
[0030]本實施例的鎳基合金焊絲的製備方法與實施例1相同。[0031]實施例3
本實施例的鎳基合金焊絲，合金的組分及質量百分比為c:0.42%、Mn:1.12%、Si:0.50%、P:0.02%、S:0.02%、Cr:29.22%、Ni:50.06%、Co:0.08%、Mo:0.09%、Ti:0.08%、Al:0.07%、W:4.53%、其餘是鐵。
[0032]本實施例的鎳基合金焊絲的製備方法與實施例1相同。
[0033]實施例4
本實施例的鎳基合金焊絲，合金的組分及質量百分比為c:0.41%、Mn:1.03%、Si:0.45%,P:0.02%,S:0.02%,Cr:29.50%,N1:50%、Co:0.03%,Mo:0.06%,T1:0.07%,Al:0.02%、W:4.89%、其餘是鐵。
[0034]本實施例的鎳基合金焊絲的製備方法與實施例1相同。
[0035]實施例5
本實施例的鎳基合金焊絲，合金的組分及質量百分比為c:0.42%、Mn:1.10%、Si:0.33%、P:0.02%、S:0.01%、Cr:29.19%、N1:50.68%、Co:0.03%、Mo:0.05%、T1:0.02%、Al:
0.04%、W:4.26%、其餘是鐵。
[0036]本實施例的鎳基合金焊絲的製備方法與實施例1相同。
[0037]對比例I (試製)
本對比例的鎳基合金焊絲，合金的組分及質量百分比為C:0.51%、Mn:1.40%、Si:
1.78%、P:0.02%、S:0.01%、Cr:29.23%、N1:48.68%、Co:0.02%、Mo:0.03%、T1:0.02%、Al:
0.05%、W:4.54%、其餘是鐵。本對比例的鎳基合金焊絲符合牌號:Cr28Ni48W5鎳基合金的成分要求。
[0038]本對比例的鎳基合金焊絲的製備方法與實施例1基本相同，不同之處在於:絲材直徑拉拔至3.5mm時，順利通過，但是絲材直徑拉拔至2.8_時，頻繁出現拉斷的現象，無法繼續進行拉拔。
[0039]1、焊絲表面質量。
[0040]本發明實施例1至5的鎳基合金焊絲表面光潔，沒有劃痕、裂紋、麻點、凹坑。
[0041]2、焊接工藝性能。
[0042]用本發明實施例1至5的鎳基合金焊絲對lCrl8Ni9Ti的8mm不鏽鋼板,進行對接焊縫焊接，引弧容易，電弧平穩，焊縫無裂紋。
[0043]本發明實施例1至5的方法製成直徑為2.4mm的鎳基合金焊絲，其成材率均在96%以上，焊接性能完全達到牌號為Cr28Ni48W5的鎳基合金焊料的要求。
[0044]本發明的鎳基合金焊絲及其製備方法不局限於上述各實施例。顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明本發明所作的舉例，而並非是對本發明的實施方式的限定。對於所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這裡無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而這些屬於本發明的精神所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處於本發明的保護範圍之中。
【權利要求】
1.一種鎳基合金焊絲的製備方法，其特徵在於包括如下步驟: A.合金熔煉:根據合金的組分及質量百分比為C:0.4%~0.45%，Mn:1.0%~1.5%，Si:0.15% ~L 2%, P^0.025%, S^0.02%, Cr:28% ~30%，Ni:49% ~51%，Co ( 0.1%，Mo ( 0.1%, Ti ( 0.1%, Al ( 0.1%，W:4.0%~5.0%，其餘為鐵，進行配料，熔煉後，澆注成電極棒； B.電渣重熔:採用電渣重熔設備，將電極棒的表面進行打磨處理後作為自耗電極插入熔渣內，熔渣採用CaF2、Al203、Ca0渣系，渣系中CaF2的質量百分比含量為75%~85%，Al2O3的質量百分比含量為12%~18%，CaO的質量百分比含量為4%~6%，停電冷卻5min~IOmin脫錠，冷卻至常溫，得到合金錠； C.熱鍛開坯:將合金錠放入初始溫度<600°C的加熱爐內進行加熱，升溫至1210°C~1250 0C，保溫50min~SOmin後進行鍛造，鍛造成合金坯，冷卻至常溫； D.熱軋退火:加熱至1080°C~1120°C進行熱軋，熱軋成盤元絲材，在空氣中冷卻至常溫； E.酸洗、修磨:將盤元絲材用硫酸進行酸洗，然後修整打磨； F.冷拉:採用現有的冷拉工藝,將盤元絲材逐步拉細,直至絲材直徑<3mm ； G.氫退:將冷拉處理後的盤元絲材氫退處理； 其中，所述渣系中CaF2的質量百分比含量為80%，Al2O3的質量百分比含量為15%，CaO的質量百分比含量為5% ;所述Si在合金中的質量百分比含量為0.15%~0.6% ;所述Mn在合金中的質量百分比含量為1.0%~1.2%。
【文檔編號】C22C30/00GK103949798SQ201410207769
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年5月17日 優先權日:2014年5月17日
【發明者】範錦, 張建國, 王林濤, 周烈 申請人:丹陽市精密合金廠有限公司