[发明专利]一种高氮钢焊丝及其制造工艺

说明书

技术领域

本发明属于焊接材料及加工工艺领域，特别涉及一种高氮钢焊丝及其制造工艺。

背景技术

随着国民经济的发展，各种资源也在大量消耗，尤其是钢铁等资源的消耗尤为显著， 采用高性能材料是解决这种消耗的有效途径之一，而高强钢作为一种高性能材料已经被 广泛应用，特别是在交通运输、海洋工程等方面的作用变得尤为显著。高强钢的使用离 不开焊接技术，而焊接接头经常会因为各种原因而成为整个结构的薄弱部分，这也极大 的限制了高强钢的应用。导致接头性能差，与整体构件性能不匹配不仅与焊接工艺有关， 焊接材料对其也有很大影响。

目前高强钢焊接可以采用低合金焊材，此类焊材成本较低，但焊接工艺复杂，焊接 过程中的额外开销大，并且由于操作等原因，使得焊接质量有时难以保障。而采用高合 金焊材，如ER309、ER307等能够获得性能优良的焊接接头，但此类焊材中含有大量贵 金属元素，使得焊接成本相对较高，一般应用于对性能有严格要求的高强钢焊接结构。

此外还有一些用于高强钢焊接的焊材，如公开号CN104227265A公开了名为一种超 高强度的全奥氏体不锈钢焊丝的中国专利，该焊丝添加了Ni、Ti、V等金属元素，并且 Ni的含量达3.0-7.0％。公开号CN101722386A公开了名为一种高强高韧性气体保护焊丝 的中国专利，该焊丝中Ni的含量达2.0-3.2％，并添加了Re、Nb等稀有金属元素。公开 号CN101905390A公开了名为一种低合金高强度的气体保护焊丝的中国专利，该焊丝中 国添加了贵金属元素W和稀有金属元素Re。通过以上专利可以发现虽然此类焊丝可以达 到很高的强度，但由于焊丝中添加贵金属元素或稀有金属元素，使得焊丝的制造成本增 加。

发明内容

本发明的目的是提供一种高氮钢焊丝及其制造工艺。

本发明一种高氮钢焊丝及其制造工艺的技术方案为：

一种高氮钢焊丝，所述高氮钢焊丝以重量百分比计，含有以下元素：Mn:16-19％； Cr:20-30％；N:0.7-0.9％；Mo:0.5-1.5％；Ni:≤0.2％；S:≤0.03％；P:≤0.03％；C:≤0.03％； Si:≤0.4％,余量为铁及不可避免杂质。

优选的，所述高氮钢焊丝以重量百分比计优化配方由下列元素组成： Mn:16.5-18.5％；Cr:22-28％；N:0.7-0.8％；Mo:0.7-1.3％；Ni:≤0.2％；S:≤0.03％；P: ≤0.03％；C:≤0.03％；Si:≤0.4％,余量为铁及不可避免杂质。

所述的一种高氮钢焊丝的制造工艺包含如下步骤：

(1)电渣重熔：对高氮钢粗胚进行重熔处理，制得高氮钢钢锭；

(2)加热锻造：在600-700℃之间对高氮钢钢锭预热，时间为1-1.5小时；再加热至 900-1100℃后对钢锭进行锻造，制成高氮钢棒材；

(3)盘条：对高氮钢棒材预热，预热温度550-650℃，时间0.5-1小时；再将高氮钢棒 材加热至750-800℃之间进行轧制，制成盘条；对轧制后盘条进行喷砂处理，喷砂速度 为3m/min；最后对盘条进行酸洗、抛光；

(4)拉拔：氮气氛保护条件下对高氮钢盘条进行粗拉，拉制成3mm的焊丝，拉拔温度 为100-150℃；再对3mm焊丝进行细拉，拉制成0.6mm、0.8mm、1.0mm、1.2mm、1.6mm 的焊丝，拉拔温度为70-100℃，并对焊丝表面进行整形、抛光。

进一步的，所述锻造预热的升温速率为18±5℃/min，再次加热的升温速率为25℃ ±5/min。

进一步的，盘条预热的升温速率为18±5℃/min，再次加热的升温速率为30±5℃ /min。

进一步的，拉丝过程均在氮气气氛保护条件下进行，所述的氮气送气量为 25-30L/min。

制造过程中采用电渣重熔的方法对高氮钢粗胚进行重熔处理，以此来消除高氮钢粗 胚浇铸过程中可能存在的局部成分偏析等问题。在拉丝过程中采用氮气氛保护的方法来 减少拉拔过程中氮元素损失。

本发明与现有技术相比具有显著优点如下：

1、本发明中的高氮钢焊丝强度高：焊丝中主要以氮作为强化元素，同时添加铬、 锰等元素，使焊缝金属强度得到极大提高，可达750MPa以上，能够满足高强钢结构对 焊缝强度的要求。