[发明专利]一种不锈钢焊接材料

说明书

技术领域

本发明涉及焊接材料和焊接工艺，特别是涉及铁素体不锈钢焊接材料和其焊接工艺。

背景技术

12％Cr铁素体不锈钢在铁路货车车体制造中得到越来越广泛的应用，目前该钢种的焊接采用ASME(American Society of Mechanical Engineers：机械工程师学会)SFA-5.9(不锈钢光焊丝和填充丝标准)中的ER308L焊丝进行焊接。由于ER308L属于奥氏体不锈钢体系，而母材为铁素体不锈钢，由于在铁路货车运媒等潮湿酸性环境中将不可避免的发生电偶腐蚀，因此，用ER308L等奥氏体不锈钢焊接的铁素体不锈钢在一定程度上影响其车体的使用期限。但是由于铁素体不锈钢在焊接热循环作用下，热影响粗晶区晶粒的急剧长大将严重降低热影响粗晶区的韧性，通常的铁素体焊丝韧性很差，韧脆转变温度一般在室温(25℃)以上，如ER430等。这类铁素体焊丝只有在对焊接接头不作很高要求时才用。因此，为了改善焊接接头的韧性性能，采用具有良好低温韧性的奥氏体不锈钢焊丝进行焊接，可以在一定程度上改善焊接接头的整体韧性，这也是奥氏体不锈钢焊丝在铁素体不锈钢钢材焊接中获得应用的主要原因。

另外，由于奥氏体焊接材料中含有昂贵的金属Ni，不但增大用户的使用成本，而且由于焊接材料成分体系与母材成分的巨大差别将使得焊接接头极易发生电偶腐蚀而降低接头的使用寿命。因此在铁路货车运媒等潮湿酸性环境中容易发生电偶腐蚀的情况下所用的铁素体不锈钢，如12％Cr铁素体不锈钢，需要一种具有更好的性价比和抗电偶腐蚀能力的铁素体不锈钢焊接材料。

发明内容

为了解决铁素体不锈钢以及马氏体和铁素体双相不锈钢长期使用奥氏体焊接材料进行焊接时存在的上述问题，本发明提供一种不锈钢焊接材料，不仅具有与奥氏体焊接材料等同的接头韧性，而且是更经济的低铬不锈钢焊接材料。

本发明的不锈钢焊接材料，其化学成分(重量％)为：C0～0.03％，Mn 0.5～1.0％，Si 0.5～1.0％，Cr 12.5～14.5％，Ti 0.2～0.3％，Ni 5.5～6.5％，S 0～0.015％，P 0～0.02％，其余为Fe及其他不可避免的杂质元素。

本发明还提供一种不锈钢焊丝盘条，其化学成分(重量％)为：C0～0.03％，Mn 0.5～1.0％，Si 0.5～1.0％，Cr 12.5～14.5％，Ti 0.2～0.3％，Ni5.5～6.5％，S 0～0.015％，P 0～0.02％，其余为Fe及其他不可避免的杂质元素。

本发明又提供一种不锈钢焊丝，其化学成分(重量％)为：C 0～0.03％，Mn 0.5～1.0％，Si 0.5～1.0％，Cr 12.5～14.5％，Ti 0.2～0.3％，Ni 5.5～6.5％，S 0～0.015％，P 0～0.02％，其余为Fe及其他不可避免的杂质元素。

本发明还提供不锈钢焊接材料、盘条以及焊丝在铁素体不锈钢以及双相不锈钢(马氏体和铁素体)的焊接中的用途。特别是在铁路货车车体制造中得到越来越广泛应用的12％Cr铁素体不锈钢中的用途。

本发明的焊接材料、焊丝及其盘条采用Fe-Cr-Ni合金系统，在严格控制S、P元素含量的基础上，适当加入少量的Ti元素，将化学成分(质量％)控制为：C0～0.03％，Mn0.5～1.0％，Si0.5～1.0％，Cr12.5～14.5％，Ti0.2～0.3％，Ni5.5～6.5％，S0～0.015％，P0～0.02％，余者为Fe，以及其他不可避免的杂质元素。

C是金属强化元素有效元素之一，一定量C元素是必不可少的，但是C含量不能太多，过剩的C固溶在马氏体基体中形成孪晶马氏体而严重降低熔敷金属的韧性。因此本发明的焊接材料中碳含量控制为0～0.03％。

Cr：是不锈钢焊接材料中最为重要的元素之一，是抗腐蚀性能的保证。为与12％Cr基体具有等同的抗腐蚀性能而加入一定量的Cr元素，同基材相比，Cr的加入量稍高，这是由于焊缝组织在凝固过程中是一个非平衡状态的铸造过程，和基体的连铸、热轧得到的组织不同。因此Cr含量控制在12.5～14.5％。

Ni是奥氏体形成元素，是改善金属的低温韧性元素之一。因此为了保证其熔敷金属具有一定的塑韧性，成分体系中需加入适当含量的Ni元素；过低的Ni元素含量对熔敷金属韧性改善不显著，过高则不但会提高焊丝的成本，也会在熔敷金属中形成过量的残余奥氏体，不利熔敷金属韧性性能。因此本发明中将Ni控制在5.5～6.5％。