[发明专利]一种低磷硫高强度耐高温Cr35Ni45镍铬合金焊丝及其制备工艺

说明书

技术领域

本发明涉及焊接材料技术领域，尤其涉及一种低磷硫高强度耐高温Cr₃₅Ni₄₅镍铬合金焊丝及其制备工艺。

背景技术

由于镍铬基合金具有防锈、耐腐蚀、耐氧化、高韧性和耐高温的特点，所以在很多领域如石油、天然气和海洋石油业方面、火力发电厂的烟气脱硫系统、核能发电设备、汽车工业以及航空航天耐高温等方面都得到了广泛应用。在这些应用领域如核能发电设备中的热交换管和板要求致密的焊接在一起，用来焊接这些接缝口的焊材即是镍基合金焊材，所以镍合金焊盘丝材料在很多领域都有很大的需求。同时为了适应相应的工作环境，对镍合金焊丝的强度、塑性、耐高温性能、良好的焊接性能等提出了更高的要求，低磷、硫镍铬合金焊丝更能防止焊接处不开裂，提高焊接性能有特殊的现实意义。目前满足工业上应用的镍合金焊丝主要依靠进口，使成本大大增加。近几年来国内有一些高校和科研院所对镍合金的焊接材料进行了摸索性研究。例如，哈尔滨焊接研究所的马春雷等人研制了一种焊接核电站设备异种钢用的镍基焊丝。汪中玮等人研制了一种镍基高温耐磨无渣焊丝。但是这些焊盘丝材料生产过程较复杂，投资较多，综合成本高，同时存在强度低，高温低塑性，耐高温性能差，焊接工艺不好，焊接质量不高等问题。该镍基合金焊丝可打破国外的垄断，降低生产成本，提高应用领域的广泛性。

发明内容

本发明的目的针对现有技术存在的缺陷，提供一种具有高韧性、高强度、高塑性、高焊接性能、以及耐高温性能良好的Cr₃₅Ni₄₅镍铬合金焊丝及其制备工艺。该工艺简单、生产成本低，得到焊丝性能较好，满足工业生产和实际应用的需求。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种低磷硫高强度耐高温Cr₃₅Ni₄₅镍铬合金焊丝，其化学成分以质量百分比计包括下述组分：C0.35-0.45%，Si 1.20-1.60％，Cr33.00-36.00%, Mn 0.50-0.80％，Ni 42.00-45.00%，Nb 0.30-0.60%，Ti0.30-0.60%，P0.012-0.014%，S0.007-0.009%，Al0.25-0.30%，Fe15.63-22.08%，以及其他不可避免的杂质元素。

所述的一种低磷硫高强度耐高温Cr₃₅Ni₄₅镍铬合金焊丝，其化学成分以质量百分比计包括下述组分：C0.35-0.45%，Si 1.20-1.60％，Cr33.00-36.00％, Mn 0.50-0.80％，Ni 43.00-45.00％，Nb 0.30％-0.60%，Ti0.30-0.60%，P0.012-0.014%，S0.007-0.009%，Al0.25-0.30%，Fe15.63-18.85%，以及其他不可避免的杂质元素。

所述的一种低磷硫高强度耐高温Cr₃₅Ni₄₅镍铬合金焊丝，其化学成分以质量百分比计包括下述组分：C0.35-0.45%，Si 1.30-1.50％，Cr35.50-36.00％，Mn 0.60-0.75％，Ni 44.50-45.00％，Nb 0.35-0.55，Ti0.35-0.55%，P0.012-0.014%，S0.007-0.009%，Al0.25-0.30%，Fe15.63-16.13%，以及其他不可避免的杂质元素。

主要元素作用：

Cr: 能显著改善镍合金的抗氧化性能，增加抗蚀性，同时能稳定合金表面，它在基体材料的表面形成抗氧化和抗腐蚀的保护层，能阻止金属元素向外扩散和O、S及其它有害元素向内扩散，能防止材料的氧化和热腐蚀。

Si：硅在冶炼时主要作为还原剂和脱氧剂，合金加热时，表面形成一层SiO₂薄膜，大大提高合金在高温时的抗氧化能力，Si与 Cr、Ni等金属元素结合，也有提高合金抗腐蚀性能的作用。硅溶于基体中，有固溶强化作用，可提高合金的抗拉强度、屈服强度。但硅含量过高时会使材料的韧脆转变温度提高，降低合金的塑性和韧性，使材料变形困难，容易使硅沿晶界偏聚，增加固溶态晶间腐蚀敏感性，从而降低合金耐硝酸的腐蚀性能。并且硅在镍合金中易引起热裂纹，所以设计时硅含量质量百分比控制在1.35-1.50%范围。