專利名稱：：用于雙相不銹鋼的藥芯焊絲及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及用于雙相不銹鋼的藥芯焊絲，更具體而言，涉及用于雙相不銹鋼的藥芯焊絲及其制備方法，從而獲得應(yīng)用于要求具有高強度和具有優(yōu)異的耐點蝕性(pittingcorrosionproof)的海水淡化設(shè)備、煉油設(shè)備、石油化學(xué)熱交換器、以及各種化工設(shè)備中的耐腐蝕材料，并獲得用作建筑或汽車焊接結(jié)構(gòu)材料的具有優(yōu)異的耐點蝕性、耐晶間腐蝕性、抗裂性和高強度的焊接金屬。此外，由于藥芯焊絲具有優(yōu)異的可拉性，其能夠提高焊接性能和生產(chǎn)力。
背景技術(shù)：
：雙相不銹鋼的特征在于其具有微細結(jié)構(gòu)，其中，奧氏體和鐵素體的比例為50:50，因此其具有優(yōu)異的耐腐蝕性、機械性質(zhì)和良好的焊接性能。在最初開發(fā)的雙相不銹鋼中，鐵素體的含量占7580%。因此，焊接性能和耐晶間腐蝕性非常差。1960年代以后，由于調(diào)整了Cr和Ni的含量，使奧氏體和鐵素體的構(gòu)成比例維持50:50，因而改善了焊接性能和耐晶間腐蝕性。在實際焊接區(qū)中，鐵素體的含量急增，由此降低了焊接區(qū)的機械性質(zhì)和耐腐蝕性。后來開發(fā)了稱為第三代雙相不銹鋼的含有N的雙相不銹鋼。在雙相不銹鋼焊接區(qū)中，N是非常重要的成分，其有助于鐵素體在焊接后的冷卻期間轉(zhuǎn)化成奧氏體。因此，與現(xiàn)有的300系列奧氏體不銹鋼相比，含有N的雙相不銹鋼具有更優(yōu)異的耐應(yīng)力腐蝕破裂性(resistancetostresscorrosioncracking)、耐點蝕性和耐晶間腐蝕性。特別是，與現(xiàn)有的奧氏體不銹鋼相比，雙相不銹鋼的強度更高(差不多50%)，且與現(xiàn)有的SUS316L不銹鋼相比，雙相不銹鋼具有更高的臨界點蝕溫度(差不多l(xiāng)(TC或更多)。作為含有N的不銹鋼的代表性實例有SUS304N2、SUS304LN、SUS316LN、SUS317LN、SUS329J3L、SUS329J4L、UNSS31803、UNSS32520、UNSS32550等。含有N的不銹鋼可以分為N含量高的奧氏體不銹鋼和雙相不銹鋼。其中，強度高且耐點蝕性優(yōu)異的雙相不銹鋼可應(yīng)用于海水淡化設(shè)備、煉油設(shè)備、石油化學(xué)熱交換器，以及各種化工設(shè)備中，且由于雙相不銹鋼強度高，其還用作建筑或汽車的結(jié)構(gòu)材料。要求上述領(lǐng)域中用于焊接的焊接材料具有與基本金屬(basemetal)相同或者更好的物理特性。此外，由于需要良好的焊接性能，因此，逐漸需要使用在焊接材料當(dāng)中具有高效能和優(yōu)異的焊接性能的藥芯焊絲進行MAG焊接。在制造雙相不銹鋼時，在軋鋼(rolling)后進行熱處理。因此，在常溫下可以容易形成穩(wěn)定的微細結(jié)構(gòu)。然而，在焊接金屬的情況中，難以控制焊接熔融的焊接金屬通過自然冷卻(inherentcooling)凝固時出現(xiàn)的微細結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變。因此，與雙相不銹鋼相比，焊接金屬的耐點蝕性或韌性更不穩(wěn)定。在藥芯焊絲的焊接方法中，由于焊接過程中熱輸入量高，因此與鎢極氣體保護電弧焊(GTAW)、氣體金屬電弧焊(GMAW)、手工保護金屬極電弧焊(SMAW)相比，藥芯焊絲電弧焊難以確保相對良好的焊接區(qū)。而且，在制造藥芯焊絲時，在不銹鋼外皮內(nèi)充填焊劑，因此可以充填的合金成分的含量是有限制的。特別是，制造雙相不銹鋼藥芯焊絲使用的大部分焊劑價格高昂。此外，當(dāng)充填的焊劑合金成分的含量增加時，工件的硬度增加，因此，拉伸時出現(xiàn)斷線的情況，由此降低了生產(chǎn)力，并增加焊接材料的成本。因此，調(diào)整了焊接材料內(nèi)Cr、Ni、Mo、N等合金成分的含量，以確保焊接金屬及焊接區(qū)的耐點蝕性、耐晶間腐蝕性、抗裂性、高強度和良好的悍接性能。特別是，已知上述合金成分具有改善焊接金屬的耐點蝕性的效果。依照焊接的熱輸入量的不同，加入上述成分所引起的效果會隨之而改變，所述熱輸入量無可避免地在焊點中生成。因此，僅通過控制上述成分，不足以提高焊接金屬的耐點蝕性。而且，隨著熱輸入量的不同，增加成分所添加的量會降低焊接金屬的機械性能或焊接性能。另外，增加成分所添加的量還降低制造時的可拉性。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的優(yōu)點在于提供的雙相不銹鋼藥芯焊絲通過控制焊絲中Cr、Ni、Mo、Cu和N的含量，優(yōu)化焊劑中Ti02、Si02、Zr02、A1203、Li20、K20、Na20、FeC03、MnO、MgO和Bi203等成分的組合，使所述雙相不銹鋼藥芯焊絲具有優(yōu)異的耐點蝕性、耐晶間腐蝕性、抗裂性、高強度和良好的焊接性能。本發(fā)明的另一優(yōu)點在于提供的雙相不銹鋼藥芯焊絲通過適當(dāng)?shù)卣{(diào)整焊劑表觀密度(g/O和混合焊劑的粒度而提高了生產(chǎn)力，且其制造成本低廉。根據(jù)本發(fā)明提的一個方面，雙相不銹鋼藥芯焊絲包括外皮和外皮內(nèi)充填的焊劑。相對于焊絲的總重量，所述藥芯焊絲由Cr:24.030.0wt%、Ni:7.010.5wt%、Mo:2.04.0wt%、Cu:0.102.50wt%、Si:0.401.00wt%、Mn:1.53.0wt%、N化合物(N換算值)0.100.30wt。/。以及包含F(xiàn)e和不可避免的雜質(zhì)的其余部分組成。相對于焊絲的總重量，所述焊劑由Ti02+Si02+Zr02+Al203:6.5012.00wt%、Li20+K20+Na20:0.100.50wt%、其他氧化物0.102.00wtn/。和金屬氟化物(F換算值)0.100.50\^%組成。所述焊劑充填所述外皮的比例為2635%。由下述數(shù)學(xué)式表示外皮內(nèi)充填的焊劑中的氧化物所提供的總氧氣量Po(%)，相對于焊絲的總重量，其可滿足于3.005.20wt。/。的范圍。其中，PO:相對于焊絲的總重量，外皮內(nèi)充填的焊劑中的氧化物所提供的總氧氣量(Wt%);i:外皮內(nèi)充填的焊劑中的氧化物；n:外皮內(nèi)充填的焊劑中的氧化物的數(shù)量；Xi:相對于焊絲的總重量，外皮內(nèi)充填的焊劑中的氧化物的重量(wt。/。)；和5i:焊劑內(nèi)氧化物i中包含的氧原子的百分比。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，制造本發(fā)明的雙相不銹鋼藥芯焊絲的方法包括將混合焊劑充填外皮，所述雙相不銹鋼藥芯焊絲包括外皮及外皮內(nèi)充填的焊劑。混合焊劑的表觀密度(g/￡)滿足于3.504.50的范圍，混合焊劑的顆粒全部能通過60目篩的標(biāo)準篩，不能通過230目篩的標(biāo)準篩的混合焊劑顆粒的比例為總混合焊劑的6585%，其余顆粒都能通過230目篩的標(biāo)準篩。本發(fā)明的上述和其他目的和優(yōu)點將會通過對參考附圖的詳細說明而更為明顯，其中圖1A是在平面位置進行焊接的示意圖；'圖IB是在填角位置(H-filletposition)進行焊接的示意圖；圖1C是進行仰焊接的示意圖；圖2是評價抗裂性的方法的示意圖。具體實施方式以下，將通過參考附圖對本發(fā)明的實施方式作詳細說明。本發(fā)明人用實驗證明了Cr、Ni、Mo和N的添加對焊接金屬的耐點蝕性的影響。然而，僅通過控制這些正元素不足以提高焊接金屬的耐點蝕性。而且，隨著焊接熱輸入量的不同，增加元素的添加量會降低焊接金屬的機械性能或焊接性能，還降低制造時的可拉性。因此，本發(fā)明人通過評價Cr、Ni、Mo和N，以及Cu、Si和Mn所引起的影響的程度，并規(guī)定了包含在外皮內(nèi)的微量元素的含量，從而對改善焊接金屬的機械性能或焊接性能，以及改善抗裂性和耐點蝕性的因素進行研究。同時，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)充填外皮的焊劑中的氧化物所供應(yīng)的氧氣量對焊接金屬的機械性能和焊接性能有很大的影響。此外，本發(fā)明人還對不降低焊接區(qū)的機械性能而能夠提高焊接性能的氧氣量進行了研究。另外，本發(fā)明人研究了現(xiàn)有技術(shù)所忽略的焊接材料的生產(chǎn)力及生產(chǎn)成本。為了提高生產(chǎn)力，以及焊接金屬的機械性能和焊接性能。本發(fā)明人對生產(chǎn)力與充填外皮的焊劑的特性之間的關(guān)系進行了多種測試。結(jié)果，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)焊劑特性中對生產(chǎn)力最具影響力的是表觀密度(g/￡)和焊劑的粒度分布。以下，將詳細說明限定本發(fā)明的雙相不銹鋼藥芯焊絲的各種元素含量的原因，以及限定多種組成元素組合的原因。為了說明外皮，本發(fā)明人對耐點蝕性和抗裂性之間的相關(guān)性進行了研究。此時，使用在JISG4304[熱軋鋼不銹鋼鋼板、鋼片和鋼帶]、JISG4305[冷軋鋼不銹鋼鋼板、鋼片和鋼帶]、GISG4306[熱軋鋼不銹鋼]和JISG4307[冷軋鋼不銹鋼]中規(guī)定的奧氏體不銹鋼，將C的含量，相對于外皮的總重量，控制在0.015wt。/。以下，P+S+Co+B+Bi的含量控制在0.10wt。/。以下。結(jié)果，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)當(dāng)滿足于組成范圍時可得到一定效果。C:0.015wt。/。以下C用作提高焊絲和熔敷金屬(depositedmetal)的強度。當(dāng)外皮中C的含量增加時，焊接時的飛濺量也增加。當(dāng)含量超過0.015wt。/。時，焊接時的飛濺量增多。因此，外皮中C的含量，相對于金屬外皮的總重量，限制為0.015wt^以下。P+S+Co+B+Bi:0.10wt。/。以下當(dāng)外皮中P+S+Co+B+Bi的含量超過0.10wty。時，耐點蝕性、抗裂性和強度降低，且飛濺量增多。因此，P+S+Co+B+Bi的含量，相對于外皮的總重量，限制在0.10wty。以下。以下，將說明限制充填焊絲和外皮的焊劑的各種元素的含量的原因。Cr:24.030.0wt%Cr是焊接金屬中的鐵素體穩(wěn)定化元素，其用于改善耐點蝕性、耐晶間腐蝕性和抗裂性。當(dāng)Cr含量低于24.0wty。時，不能充分地獲得這種效果。當(dāng)Cr含量超過30.0wt。/。時，(T相被析出和溴化，由此降低了韌性及伸長度。因此，Cr的含量設(shè)在焊絲總重量的24.030.0wtn/。范圍內(nèi)。作為焊劑中Cr的供應(yīng)源，可以使用金屬鉻(Metal-Cr)、鉻鐵(Ferro-Cr(L/C))、CrN等(L/C表示低碳，以下所用的具有相同意思)。Ni:7.010.5wt%Ni是焊接金屬中的奧氏體穩(wěn)定化元素，其用于避免在焊接金屬部分中形成鐵素體相，并提高焊接金屬的韌性，以及提高耐點蝕性、耐晶間腐蝕性和抗裂性。當(dāng)Ni含量低于7.0wt。/。時，不能充分地獲得其效果。當(dāng)Ni含量超過10.5wt。/。時，奧氏體的百分比變得過多，由此在降低強度的同時，韌性的增加效果也接近其極限，也就是說其效果變得不明顯。因此將Ni含量設(shè)在焊絲總重量的7.010.5wty。范圍內(nèi)。作為悍劑中Ni的供應(yīng)源，使用了金屬鎳(Metal-Ni)。Mo:2.04.0wt%Mo用于改善焊接金屬的耐點蝕性以及其在高強度和高溫下的抗回火性。當(dāng)Mo含量低于2wtM時，不能充分地蕕得其效果。同時，當(dāng)Mo含量超過4wt%時，CI相被析出和溴化，由此降低了韌性。因此，將Mo含量設(shè)在焊絲總重量的2.04.0wt。/。范圍內(nèi)。作為焊劑中Mo的供應(yīng)源，可以使用金屬鉬(Metal-Mo)或鉬鐵(Ferro-Mo(L/C))等。Cu:0.102.50wt%Cu用于提高耐點蝕性，特別是提高耐酸腐蝕性。在低pH的環(huán)境中，例如含有H2S04或者硅化氫的環(huán)境，Cu可提高耐腐蝕性。然而，當(dāng)Cu含量低于0.1wt。/。時，不能充分地獲得其效果。另一方面，當(dāng)Cu含量超過2.5wt。/。時，抗張強度(tensilestrength)和屈服點增加，且韌性、伸長度和表面收縮率的比例減少。因此，Cu含量設(shè)在焊絲總重量的0.12.5wt。/。范圍內(nèi)。作為焊劑中Cu的供應(yīng)源，可使用金屬銅(Metai-Cu)等。Si:0.401.00wt%Si是熔渣生成和焊接金屬的強化元素。鐵素體利用Si增加堅硬度、彈性系數(shù)和張力(tensileforce),減少伸長度和沖擊值。當(dāng)Si含量低于0.40wty。時，得不到適當(dāng)?shù)膹姸?。因此難以獲得到預(yù)期效果。當(dāng)Si含量超過1.00wtn/。時，韌性減少的效果大于強度增加的效果。因此，Si含量設(shè)在焊絲總重量的0.401.00wt。/。范圍內(nèi)。作為焊劑中Si的供應(yīng)源，可以使用Fe-Si-Mn(L/C)、金屬硅(Metal-Si)或者硅鐵(Ferro-SO等。Mn:l,53.0wt%Mn是去氧元素和奧氏體穩(wěn)定化元素，其用于調(diào)整焊接金屬的微細結(jié)構(gòu)。當(dāng)Mn含量低于1.5wt。/。時，不能充分蕕得其效果。當(dāng)Mn含量超過3.0wt。/。時，無法在耐點蝕性和強度方面獲得良好的效果。因此，Mn含量設(shè)在焊絲總重量的1.53.0wt。/。范圍內(nèi)。作為焊劑中Mn的供應(yīng)源，可以使用金屬錳(Metal-Mn)、錳鐵(Ferro-Mn(L/C))或者Fe-Si-Mn(L/C)等。N化合物(N換算值)0.100.30wt%N是固溶體強化元素，其用于提高焊接金屬的強度，以及改善耐點蝕性。當(dāng)N含量低于0.10wtM時，不能充分獲得到其效果。當(dāng)N含量超過0.30wt%吋，容易出現(xiàn)例如氣？L(blowhole傳焊接缺陷，并降低韌性使沖擊值減少。而且，N含量超過0.30wt。/。可導(dǎo)致生成焊接氣孔(weldingpores)和時效硬化(aginghardening)。因此N含量設(shè)在焊絲總重量的0.100.30wt。/。范圍內(nèi)。作為焊劑中N化合物的供應(yīng)源，可以使用金屬氮化錳(Metal-MnN)、氮化錳鐵(Ferro-MnN)或者金屬氮化鉻(Metal-CrN)等。Ti02+Si02+Zr02+Al20j_:6.512.0wt%Ti02是熔渣形成劑，其用于提高電弧穩(wěn)定性。還用于提高熔渣的覆蓋性以及制造對焊接有利的焊珠形狀。然而，當(dāng)Ti02含量低時，可出現(xiàn)砍口，且難以在焊接金屬中確保足夠分量的熔渣。因此，難以形成理想的焊珠狀。當(dāng)Ti02含量過多時，熔渣的流動性過度良好，從而降低熔渣的覆蓋性，飛濺量也變多，并出現(xiàn)例如夾渣的焊接缺陷。作為焊劑中Ti02的供應(yīng)源，可以使用金紅石或者鈦鐵礦(ilminite)等。Si02作為酸性焊劑，用于調(diào)整熔融熔渣的堿性。還用于調(diào)整熔渣的粘性和熔點以改善焊珠的外形，并用于提高熔渣的剝離性。當(dāng)Si02含量低時，粘性不足，容易出現(xiàn)斜珠狀(skewbead)或者砍口。此外，焊珠的寬度變得不一致，減少了焊珠的擴展程度(degreeofbeadspreading)使形成凸珠。因此，不能充分獲得其效果。當(dāng)Si02含量過多，熔渣粘性變得過高，使焊珠的形狀變差，同吋降低熔渣的剝離性。作為焊劑中Si02的供應(yīng)源，可以使用硅酸鹽或者長石Zr02使熔渣粘性在垂直焊接和仰焊接過程中維持良好的狀態(tài)，防止熔渣滴下，并改善焊珠的形狀。當(dāng)Zr02含量低時，不能充分獲得其效果。當(dāng)ZrCb含量過多時，熔渣的粘性變得過高，使熔渣過度覆蓋焊接熔池(weldpool)。因此，不能穩(wěn)定電弧，并容易出現(xiàn)夾渣的焊接缺陷。作為焊劑中Zr02的供應(yīng)源，可以使用鋯沙(Zrsand)、氧化鋯(Zroxide)等。A1203是調(diào)整熔渣的粘性和熔點的重要成分，且是形成熔渣和調(diào)整堿性改善焊接性能的中性成分(neutralcomponent)。當(dāng)八1203含量低時，熔渣的粘性和熔點變低，使焊珠的寬度和珠粒(beadgrain)不均勻。而且，可出現(xiàn)諸如砍口等缺陷，使熔渣的剝離性降低。當(dāng)Al203含量過多時，固化溫度上升使焊珠變差。此外，因粘性增加，使形成凸珠，并出現(xiàn)夾渣。而且，氧氣量的增加降低了熔敷金屬的韌性，且降低了焊珠的末端部分的直線性。作為焊劑中八1203的供應(yīng)源，可以使用礬土。在本發(fā)明中，當(dāng)Ti02+Si02+Zr02+Al203含量低于6.5%wt時，可生成少量的熔渣。因此熔渣的覆蓋性和剝離性并不優(yōu)異，且焊接時電弧穩(wěn)定性降低，因此難以獲得良好的焊珠狀。當(dāng)Ti02+Si02+Zr02+Al203含量超過12.0%wt時，形成過多的熔渣。因此，電弧不穩(wěn)定，飛濺量變多，并產(chǎn)生渚如夾渣的焊接缺陷。因此，Ti02+Si02+Zr02+Al203含量設(shè)在焊絲總重量的6.5%12.0wt%范圍內(nèi)。Li20+K20+Na20:0.100.50wt%Li20、K20和Na20成分是高速焊接時確保電弧穩(wěn)定性的重要成分，并用于減少熔渣的表面張力以確定焊珠的外形。此外，Li20、K20和Na20用于調(diào)整熔渣的粘性。當(dāng)Li2O+K2O+Na2O含量低于0.10wty。時，電弧穩(wěn)定性顯著減少，降低了焊接熔透性(weldpenetration),并出現(xiàn)夾渣。當(dāng)Li20+K20+Na20含量超過0.50wty。時，形成凸珠，使焊接性能降低，并出現(xiàn)諸如凹陷(pit)的焊接缺陷。因此，焊劑中Li20+K20+Na20的含量設(shè)在0.100.50\￥1%的范圍內(nèi)。作為焊劑中Li20的供應(yīng)源，可以使用氧化鋰。作為K20的供應(yīng)源，可以使用長石、鋯沙、黑錳礦等。作為Na20的供應(yīng)源，可以使用長石、冰晶石等。其他氧化物0.102.00wt%加入其他氧化物以補充焊接金屬的氧氣量和調(diào)整熔渣含量。當(dāng)其他氧化物的含量低于0.10wt。/。時，不能得到其效果。當(dāng)其他氧化物的含量超過2.00wto/。吋，焊劑的覆蓋性被降低，且飛濺量增加。因此，焊劑中其他氧化物的含量設(shè)在焊絲總重量的0.102.00wt。/。范圍內(nèi)。作為其他氧化物的供應(yīng)源，可以使用FeC03，MnO、MgO和Bi203中的至少一種或多種。金屬氟化物(F換算侑)0.100.50wt%金屬氟化物用于提高耐凹陷性(pitresistance),調(diào)整熔渣的熔點，并提高熔渣的覆蓋性和剝離性。當(dāng)金屬氟化物(F換算值)的含量低于0.10wtM時，會出現(xiàn)凹陷或降低熔渣的覆蓋性和剝離性。當(dāng)金屬氟化物的含量超過0.50wt%時，熔渣熔點顯著降低，熔渣的覆蓋性降低。另外，氟氣的生成導(dǎo)致生成大量的煙霧。因此，焊劑中金屬氟化物(F換算值)的含量設(shè)在焊絲總重量的0.100.50wt。/。范圍內(nèi)。作為金屬氟化物，可以使用LiF、MgF2、A1F3、CaFs等。雖然使用的是它們其中的任何一個，但它們?nèi)魏我粋€都可以得到相同的效果。以下將說明限制本發(fā)明的雙相不銹鋼藥芯焊絲的外皮內(nèi)充填的焊劑的含量的原因。當(dāng)充填外皮的焊劑的含量低于26wt%，難以在充分確保所需的用以覆蓋焊珠的外部表面的熔渣量的同時，滿意地構(gòu)成焊接金屬的化學(xué)成分。當(dāng)焊劑含量超過35wt。/。時，制造時會出現(xiàn)斷線或生成過多的熔渣，難以獲得良好的焊接性能。因此，充填外皮的焊劑的含量設(shè)在焊絲總重量的2635wt。/。范圍內(nèi)。以下將詳細說明限制本發(fā)明的雙相不銹鋼藥芯焊絲的外皮內(nèi)充填的焊劑中的氧化物所供應(yīng)的氧氣總量(％，以下用Po表示)的原因。如數(shù)學(xué)式(l)所表示，當(dāng)控制充填外皮的焊劑中的氧化物所供應(yīng)的氧氣總量(％)Po時，可以進一步提高焊接金屬的機械性能和焊接性能。數(shù)學(xué)式(l)在此，PO:相對于焊絲的總重量，充填外皮的焊劑中的氧化物所供應(yīng)的總氧氣量(Wt%);i:充填外皮的焊劑中的氧化物；n:充填外皮的焊劑中的氧化物的數(shù)量；Xi:相對于焊絲的總重量，充填外皮的焊劑中的氧化物的重量(Wt%);和Si:焊劑中氧化物i中包含的氧原子的百分比。一般而言，焊接金屬的氧氣量增加時，機械性能顯著降低。當(dāng)過度增加焊接金屬的氧氣量時，部分氧氣通過包含具有脫氧力強的堿性元素的合金元素進行脫氧，使其與熔渣一起排出。然而，沒有排出的部分氧化物留在焊接金屬中。同時，氧化物減弱與其相鄰的金屬之間的結(jié)合力，使容易生成微孔，由此降低焊接金屬的機械性能。另一方面，眾所周知，為了提高焊接性能，焊接金屬一般應(yīng)該具有一定的氧氣量。因此，為了了解這種相對抗的特性，本發(fā)明人對不降低焊接區(qū)的機械性能并能提高焊接性能的氧氣量進行了研究。結(jié)果，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)能夠使氧氣注入焊接金屬內(nèi)的要素是焊劑。而且，在確定從焊劑注入的氧氣含量，具體為氧化物含量(相對于總重量百分比(Wtn/。))時，發(fā)明人還評價了焊接金屬的機械性能和焊接性能。最終發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)Po規(guī)定為3.05.2wt%時，發(fā)現(xiàn)了焊接金屬在機械性能和焊接性方面的效果。當(dāng)Po低于3.0wt。/。時，焊接性能降低。當(dāng)Po超過5.2wt。/。時，焊接金屬內(nèi)氧氣量增加出現(xiàn)焊接缺陷，由此顯著地降低焊接金屬的機械性能。通過使用ICP-AES(電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀)和XRF(X射線熒光光譜)等方法對外皮的含量、外皮內(nèi)充填的焊劑含量、和包括外皮和焊劑的雙相不銹鋼藥芯焊絲進行了分析。以下將說明本發(fā)明的雙相不銹鋼藥芯焊絲的制造方法。本發(fā)明所用的雙相不銹鋼藥芯焊絲通過下列工藝制造而成，其包括將外皮制成U形，將混合焊劑充填到被制成U形的外皮內(nèi)，從而形成管狀的接合、進行初步拉伸、進行熱處理、并進行第二次拉伸使達至實際直徑。然而，本發(fā)明不局限于上述工藝。以下將詳細說明限制本發(fā)明的雙相不銹鋼藥芯焊絲的表觀密度(g/O和粒度分布以提高產(chǎn)品生產(chǎn)力和制造性的原因。通過實驗確認了在制造藥芯焊絲的方法中，焊劑的表觀密度對于用焊劑充填外皮和/或拉伸是非常重要的。在此情況下，充填外皮的焊劑的表觀密度(g/O通過同時測量各焊劑的表觀密度和混合焊劑的表觀密度而進行各種調(diào)整。以下將詳細說明這些測量方法。表觀密度(g/￡)表示每1￡混合焊劑的焊劑重量。并且利用標(biāo)準篩將混合焊劑的粒度分成超微細粒度(50目篩、60目篩、100目篩、140目篩、200目篩、230目篩、270目篩)以控制混合焊劑的粒度，并進行各種實驗。當(dāng)表觀密度相對低的焊劑充填外皮時，即如本發(fā)明所規(guī)定，表觀密度低于3.50g/￡時，因混合焊劑的體積大，出現(xiàn)焊劑往外皮外流的現(xiàn)象。當(dāng)進行充填時，部分粒度小且表觀密度低的焊劑向外皮外部分散，由此難以制成均勻的焊絲，因而降低焊接金屬的機械性能。另一方面，當(dāng)充填了大量表觀密度高的焊劑時，即如本發(fā)明所規(guī)定，表觀密度超過4.50g/C時，拉伸時工件的硬度增加，并時而出現(xiàn)斷線的情況。這樣，降低了產(chǎn)品的制造性，并降低焊接時熔渣的覆蓋性。因此，當(dāng)充填外皮的焊劑的表觀密度(g")在3.54.5的范圍時，對產(chǎn)品的可拉性和制造性能是最佳的。并且，當(dāng)全部通過60目篩標(biāo)準篩而不能通過230目篩標(biāo)準篩的混合焊劑顆粒的比例(以下簡稱P1)為總混合焊劑的6585%，且其他顆粒都能通過230目篩標(biāo)準篩時，可提高可拉性以及焊接區(qū)的焊接特性，由此提高產(chǎn)品的生產(chǎn)性。而且，可以相對廉價地制造更加均勻的產(chǎn)品。當(dāng)P1低于65M時，無法預(yù)料可拉性或制造時制造性能的提高，且降低了焊接金屬的機械性能。當(dāng)Pl超過85%時，可拉性降低。并且，當(dāng)P1偏離本發(fā)明的范圍，且混合焊劑中不能通過60目篩標(biāo)準篩的顆粒的比例增大的時候，制造時會出斷線現(xiàn)象。因此，制造性顯著降低。當(dāng)P1偏離本發(fā)明的范圍，且通過230目篩標(biāo)準篩的顆粒的比例增大的時候，用焊劑充填外皮制造產(chǎn)品時，難以確保均勻的充填率。而且充填時，焊劑可分散至外皮的外部，降低了焊接金屬的機械性能。(實施例)以下將通過實施例與比較例進行比較，詳細說明雙相不銹鋼藥芯焊絲的效果。表1焊接基本金屬的化學(xué)成分(％)cSiMnPSCuNiCrMoN其他0.0240.341.780.020.0060.155.722.530.12Fe和雜質(zhì)表2焊接條件焊接位置平面焊接垂直焊接仰焊接電流(A)190210180190電壓(V)27292627焊接速度(cm/min)2530727焊接熱輸入(kJ/cm)10.314.640.111.4焊絲直徑(mm)1.21.21.2極性DCEPDCEPDCEP屏蔽氣體(shieldinggas)100o/oCO2100%CO2100%CO表3<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>表1顯示評價本發(fā)明的用于雙相不銹鋼的藥芯焊絲的焊接基本金屬的化學(xué)構(gòu)成?；诒?顯示的對于各種焊接位置的焊接條件，對焊接性能進行評價；基于表3顯示的焊接條件，依照圖2的方法評價抗裂性。表6和表7顯示評價結(jié)果。并且，利用表4和表5中顯示的鋼材外皮和焊劑制造用于雙相不銹鋼的藥芯焊絲。接著，將詳細說明評價焊接性能的焊接位置和制造基本金屬的方法。如圖1A所示，在平面位置進行焊接時，于兩個基本金屬11和12之間形成根部間隙d，并在兩個焊接坡口面11A和12A之間形成焊接金屬W。如圖1B所示，于平面位置和填角位置進行焊接時，在置于地面上的平面基本金屬13的表面上垂直豎立焊接元件14，沿著接觸線13A進行焊接。如圖1C所示，進行仰焊接時，焊接元件16與垂直豎立于地面上的基本金屬15的一面垂直地接觸，并沿著接觸線15A向上進行焊接。測量充填外皮的焊劑的表觀密度(g/O的方法按照如下方法進行。1.稱取1升燒杯的重量(W1)。2.將混合焊劑置于l升燒杯內(nèi)，于振動器中振動一分鐘，稱重(W2)。3.通過"W2-W1"求出混合焊劑的凈重，并以每l升混合焊劑重量(g)表示其重量。測量混合焊劑粒度的方法按照如下方法進行。1.將標(biāo)準篩從50目篩到270目篩的順序從上到下放置。2.準確地稱取100g混合焊劑，放置于50目篩的標(biāo)準篩，于篩上蓋上蓋子，于振動器中振動15分鐘。3.振動結(jié)束后，收集不能通過50目篩標(biāo)準篩的顆粒，對顆粒稱重，并計算各標(biāo)準篩的顆粒的重量百分比(wt。/。)。表4<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>Bal.表示余量。<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>267.100.500.900.108.60O.化0.240.100.441.20038Bal.3604113.7077274.5。12004003064(1(1800600.201601.500.34Bai.26.63.213.7086286.000.601.400,208200.140.180.080.402.800-48Bal.27.54.183.7275295.800.601400.608.400200.100.080.380.09049Bal.27.53983.7276304.000801.100-706600.200.230.070.500.900.23Bal.33.63.064.5187在此，Pl表示全部通過60目篩標(biāo)準篩而不通過230標(biāo)準篩的混合焊劑顆粒的比例。依照上述方法進行焊接后，各用于雙相不銹鋼的藥芯焊絲的焊接性能的評價結(jié)果顯示在表6和表7中。焊接性能的評價結(jié)果以優(yōu)異(◎)、普通(o)和不良(x)表示。如圖2所示，在焊接元件與置于地面上的平面基本金屬的表面成45l頃斜角的狀態(tài)下評價抗裂性，由此平面基本金屬與焊接元件成45°角。此時，平面基本金屬與焊接元件牢牢地相互結(jié)合在一起，在下部形成根部間隙，由此根據(jù)表3所示的焊接條件沿著長度方向(longitudinaldirection)進行單道焊接。當(dāng)焊接區(qū)充分冷卻后，進行滲透測試(PT)(無損測試)。評價結(jié)果顯示在表6和表7。作為PT的評價標(biāo)準，當(dāng)焊接區(qū)沒有出現(xiàn)破裂，結(jié)果表示為'良好'。當(dāng)焊接區(qū)出現(xiàn)破裂，結(jié)果表示為'不良'。另夕卜，張力測試是基于JISZ3111而進行的。樣品在20(TC進行一小時熱處理后，進行張力測試。當(dāng)張力(tensilevalue)等于或大于760MPa且伸長度等于或大于15%時，結(jié)果顯示為"良好"；當(dāng)張力小于760MPa時或當(dāng)張力等于或大于760MPa且伸長度小于15%時，結(jié)果顯示為'不良'。依照ASTMG48Method-A進行磨損質(zhì)量損失處理。選取樣品進行磨損測試以評價磨損質(zhì)量損失。當(dāng)磨損質(zhì)量損失低于0.1g/mn^h時，結(jié)果表示為'良好，。當(dāng)磨損質(zhì)量損失等于或大于0.1g/mn^h時，結(jié)果表示為'不良'。作為對生產(chǎn)性的評價，當(dāng)斷線不出現(xiàn)時，結(jié)果表示為'良好，。當(dāng)出現(xiàn)斷線時，結(jié)果表示為'不良'。表6<table>tableseeoriginaldocumentpage19</column></row><table>表7<table>tableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table>如表6所示，本發(fā)明實施例115的焊絲表現(xiàn)出良好的結(jié)果。特別是實施例1、2和6或?qū)嵤├?、10、11和13的焊絲在焊接性能方面表現(xiàn)出極為優(yōu)異的結(jié)果，實施例1、2和6或?qū)嵤├?0、11和13的焊絲在耐點蝕性、抗裂性、強度性能及可拉性方面表現(xiàn)出極為優(yōu)異的結(jié)果。在比較例16中，Cu和Si含量非常低，因此，磨損質(zhì)量損失相對地多。而且，由于強度性能和熔渣流動性降低，導(dǎo)致熔渣覆蓋性以及焊珠外形表現(xiàn)不良。另外，由于Pl太小，混合焊劑的粒度分布不均勻，使難以制成均勻的焊絲。此外，也降低了焊接金屬的機械性能。在比較例17中，Cr和Mn含量非常低，且充填率也很低。由于焊劑的粒度分布偏離了本發(fā)明的范圍，因此，降低了耐點蝕性及生產(chǎn)力。充填焊絲的其他氧化物的含量過多，導(dǎo)致熔渣覆蓋性及焊珠外形表現(xiàn)不良。在比較例18中，Li20+K20+Na20的含量超過了本發(fā)明所述的范圍值，而且，由于Ni含量和充填率低，降低了抗裂性和耐點蝕性。此外，熔渣的剝離性和焊珠外形表現(xiàn)不良，并降低了可拉性。在比較例19中，N化合物(N換算值)的含量低于本發(fā)明所述的范圍值，Ti02+Si02+Zr02+Al203的含量和金屬氟化物(F換算值)的含量超過了范圍值。另外，Po值偏離了要求值。因此，在評價焊接性能時，由于電弧穩(wěn)定性表現(xiàn)不良，飛濺量多，且磨損質(zhì)量損失大，降低了耐點蝕性。此外，也降低了抗裂性和強度性能。在比較例20中，由于外皮中P+S+Co+B+Bi的含量超過了本發(fā)明所述的范圍值，因而降低了耐點蝕性、抗裂性和強度性能。而且，由于Po太低，最終降低了悍接性能。在比較例21中，由于外皮內(nèi)C的含量超過了所述的范圍值，且Si含量高，降低了抗裂性。另外，由于飛濺量增加且混合焊劑的表觀密度太低，降低了焊接金屬的機械性能。在比較例22中，Ti02+Si02+Zr02+Al203的含量、金屬氟化物(F換算值)的含量和Po超過了所述的范圍值。因此，在評價焊接性能時，電弧穩(wěn)定性表現(xiàn)不良。而且，飛濺量增加而熔渣剝離性降低。另外，降低了抗裂性和強度性能。在比較例23中，Si含量超過了本發(fā)明所述的范圍值。因此，在評價焊接性能時，熔渣剝離性表現(xiàn)不良，降低了焊珠外形和抗裂性。另外，由于金屬氟化物含量低降低了熔渣的覆蓋性。在比較例24中，外皮內(nèi)C的含量超過了所述的范圍值。而且，由于Ni含量偏離了所述范圍，降低了耐點蝕性、抗裂性和強度性能。此外，飛濺量增加。在比較例25中，由于Cu含量超過了本發(fā)明所述的范圍值，降低了抗裂性。而且，由于Li20+K20+Na20的含量太低，電弧表現(xiàn)不穩(wěn)定。此外，熔渣覆蓋性和焊珠外形表現(xiàn)不良。在比較例26中，外皮內(nèi)P+S+Co+B+Bi的含量超過了本發(fā)明所述的范圍值，且充填率超過了所述的范圍值。因此，在評價焊接性能時，飛濺量增加。而且，耐點蝕性、抗裂性和強度性能降低，也減少了生產(chǎn)力。在比較例27中，Ti02+Si02+Zr02+Al203的含量低于本發(fā)明所述的范圍值，且Li20+K20+Na20的含量超過了所述的范圍值。因此，在評價焊接性能時，電弧穩(wěn)定性表現(xiàn)不良，飛濺量增加，且降低了熔渣剝離性和覆蓋性。由于Mo含量太低，導(dǎo)致抗裂性和強度減少。而且，由于P1偏離了本發(fā)明所述的范圍值，也減少了生產(chǎn)力。在比較例28中，充填焊絲的N化合物(N換算值)和其他氧化物的含量超過了所述的范圍值，降低了抗裂性和強度性能，并增加了熔渣的覆蓋性和飛濺量。在比較例29中，Mo和Ni的含量超過了本發(fā)明所述的范圍值。因此，降低了抗裂性和強度性能。由于其他氧化物的含量太低，降低了熔渣的剝離性和覆蓋性。在比較例30中，Cr和Mn的含量超過了本發(fā)明所述的范圍值，且混合焊劑的表觀密度(g/O和粒度分布超過了本發(fā)明所述的范圍值。因此，在評價焊接性能時，電弧穩(wěn)定性表現(xiàn)不良，飛濺量增加，焊珠外形變差。而且，也降低了抗裂性和可拉性。根據(jù)本發(fā)明，用于雙相不銹鋼的藥芯焊絲的基本化學(xué)成分Cr、Ni、Mo和N的含量特別設(shè)在不降低焊接金屬的機械性能和焊接性能的范圍內(nèi)。同時，控制焊絲內(nèi)的Cu含量，并規(guī)定Po表示的參數(shù)。因此，能夠改善耐點蝕性，并提高焊接金屬的機械性能和焊接性能。而且，控制外皮中C和P+S+Co+B+Bi的含量，使提高耐點蝕性和抗裂性。另外，規(guī)定充填焊劑的Ti02+Si02+Zr02+Al203、Li20+K20+Na20、其他氧化物和金屬氟化物(F換算值)的含量，使實現(xiàn)更優(yōu)異的焊接性能。此外，適當(dāng)?shù)乜刂苹旌虾竸┑谋碛^密度(g/￡)和粒度特性，使制造時不出現(xiàn)斷線，能夠確保最佳的生產(chǎn)力。而且，能夠提供相對低廉的用于雙相不銹鋼的藥芯焊絲。盡管上面僅說明了少數(shù)本發(fā)明的實施方式，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠在不偏離所附權(quán)利要求對本發(fā)明的精神和范圍定義的情況下，對這些實施方式進行各種改變。權(quán)利要求1.用于雙相不銹鋼的藥芯焊絲，其包括外皮和外皮內(nèi)充填的焊劑，其中，相對于焊絲的總重量，所述藥芯焊絲由Cr24.0～30.0wt％、Ni7.0～10.5wt％、Mo2.0～4.0wt％、Cu0.10～2.50wt％、Si0.40～1.00wt％、Mn1.5～3.0wt％、N化合物(N換算值)0.10～0.30wt％，和其余部分組成，所述其余部分包含F(xiàn)e及不可避免的雜質(zhì)，相對于焊絲的總重量，所述焊劑由TiO2+SiO2+ZrO2+Al2O36.50～12.00wt％、Li2O+K2O+Na2O0.10～0.50wt％、其他氧化物0.10～2.00wt％和金屬氟化物(F換算值)0.10～0.50wt％組成；且相對于焊絲的總重量，所述焊劑充填外皮的比例為26～35wt％。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的藥芯焊絲，其中，相對于所述外皮的總重量，所述外皮由C:0.015wt。/。或以下、P+S+Co+B+Bi:0.10wt。/o或以下、以及其余部分所組成，所述其余部分包括Fe和不可避免的雜質(zhì)。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的藥芯焊絲，其中，由下述數(shù)學(xué)式表示外皮內(nèi)充填的焊劑中的氧化物所供應(yīng)的總氧氣量Po(%)，相對于焊絲的總重量，其可滿足于3.005.20wt。/。的范圍i=1，其中，PO:相對于焊絲的總重量，外皮內(nèi)充填的焊劑中的氧化物所供應(yīng)的總氧氣量，由Wty。表示；i:外皮內(nèi)充填的焊劑中的氧化物；n:外皮內(nèi)充填的焊劑中的氧化物的數(shù)量；Xi:相對于焊絲的總重量，外皮內(nèi)充填的焊劑中的氧化物的重量，由Wty。表示；禾口Si:焊劑中的氧化物i所包含的氧原子的百分比。4.制造用于雙相不銹鋼的藥芯焊絲的方法，所述藥芯焊絲包括外皮和外皮內(nèi)充填的焊劑，所述方法包括在外皮內(nèi)充填混合焊劑，其中，所述混合焊劑的表觀密度為3.504.50，混合焊劑的顆粒全部能通過60目篩標(biāo)準篩，其中不能通過230目篩標(biāo)準篩的混合焊劑顆粒的比例占總混合焊劑的6585wt%，其余顆粒都能通過230目篩標(biāo)準篩。全文摘要本發(fā)明涉及一種雙相不銹鋼藥芯焊絲，其包括外皮和在上述外皮內(nèi)充填的焊劑。相對于焊絲的總重量，所述藥芯焊絲由Cr24.0～30.0wt％、Ni7.0～10.5wt％、Mo2.0～4.0wt％、Cu0.10～2.50wt％、Si0.40～1.00wt％、Mn1.5～3.0wt％、N化合物(N換算值)0.10～0.30wt％，以及包含F(xiàn)e和不可避免雜質(zhì)的其余部分所組成。相對于焊絲的總重量，所述焊劑由TiO₂+SiO₂+ZrO₂+Al₂O₃6.50～12.00wt％、Li₂O+K₂O+Na₂O0.10～0.50wt％、其他氧化物0.102.00wt％和金屬氟化物(F換算值)0.10～0.50wt％組成；所述焊劑充填所述外皮的比例為26～35％。在雙相不銹鋼藥芯焊絲中，控制焊絲中Cr、Ni、Mo、Cu和N等元素的含量，優(yōu)化焊劑中TiO₂、SiO₂、ZrO₂、Al₂O₃、Li₂O、K₂O、Na₂O、FeCO₃、MnO、MgO和Bi₂O₃等成分的組合，能夠得到具有優(yōu)異的耐點蝕性、耐晶間腐蝕性及抗裂性和高強度的焊接金屬。而且，由于藥芯焊絲具有優(yōu)異的可拉性，其能夠提高焊接性能和生產(chǎn)力。文檔編號B23K35/22GK101164731SQ20071016186公開日2008年4月23日申請日期2007年9月24日優(yōu)先權(quán)日2006年10月20日發(fā)明者張鐘勛,許相峻申請人:基斯韋爾株式會社