[发明专利]一种高韧性17-4PH沉淀硬化不锈钢金属芯焊丝

说明书

一种高韧性17‑4PH沉淀硬化不锈钢金属芯焊丝，属于材料加工工程领域，主要用于17‑4PH沉淀硬化不锈钢的焊接和堆焊。采用430不锈钢带作为包覆层，粉芯中合合金成分的质量百分比为：金属铬粉的质量百分含量为17－25％，金属镍粉的质量百分含量为13－18％，电解金属锰的质量百分含量为1－3％，钼铁(Mo％＝60％)的质量百分比为0－5％，铌铁(Nb％＝60％)的质量百分比为0.5－2％，纯铜粉的质量百分比为11－15％，45％硅铁的质量百分比为0－2％。碳酸钠的质量百分比为2－4％，钛酸钾的质量百分比为2－4％。余量为还原铁粉。药芯焊丝的填充率为28－35％。焊接接头具有优良的韧性和力学性能。

技术领域

本发明属于金属芯焊丝领域，具体涉及一种17-4PH马氏体沉淀硬化不锈钢金属芯焊丝，主要用于17-4PH沉淀硬化不锈钢的焊接，以及阀门、汽轮机转轮等表面的耐蚀耐磨堆焊场合。

背景技术

17-4PH是一种沉淀硬化马氏体不锈钢，相当于中国牌号0Cr17Ni4CuNb。17-4PH沉淀硬化不锈钢强度水平相当于Cr13马氏体不锈钢，耐蚀性相当于18－8型奥氏体不锈钢，具有良好的冷、热加工性能和铸造性能，广泛应用于飞机、发动机、导弹、化工设备、核反应堆、汽轮机等部件中。17-4PH不锈钢在国外应用比较多，但在我国应用时间还不长，应用也相对比较少。

17-4PH沉淀硬化不锈钢目前焊接采用的方法主要有激光焊、氩弧焊、手工电弧焊和气保护焊。

17-4PH沉淀硬化不锈钢采用激光焊时，通常为自熔焊接，并不采用填充材料。激光焊也可以采用粉末进行焊接，但主要用于堆焊的场合，但就堆焊而言，由于激光斑点一般较小，扫描速度较慢，仅适合于堆焊层厚度不超过3mm的场合。激光焊也可以采用粉末材料焊接17-4PH不锈钢，但对焊缝的装配间隙要求非常严格，对工装夹具提出了较高要求，从而增加了工作量，目前仅适用于精密零部件的焊接。此外，由于激光焊设备价格昂贵，维护成本高，使得其应用受到一定限制。

17-4PH沉淀硬化不锈钢采用手工电弧焊时，所用焊接材料为E0-Cr16-Ni5-Mo-Cu4-Nb焊条，由于焊条劳动强度大，焊接效率低，综合焊接成本高，主要用于部分维修场合，不适合于提高生产效率的自动焊场合。

17-4PH沉淀硬化不锈钢采用氩弧焊和气保护焊时，主要焊接材料为实心焊丝。但这类实心焊丝在制造过程中，由于17-4PH不锈钢中马氏体组织的存在，硬度比较高，拉拔过程中很容易产生断丝现象。这类实心焊丝在制造过程中，需要反复拉拔，反复退火才能制得所需的丝材。

此外，17-4PH沉淀硬化不锈钢采用实心焊丝焊接时，由于制造实心焊丝所用盘条一般来自钢厂，其化学成份不能调整，焊缝中各组织比例不能调控。当焊缝中产生一定数量的δ-铁素体时，虽可改善钢的焊接性能，提高钢的塑性，但在17-4PH进行机加工时，过量的δ-铁素体可沿变形方向形成条状，使钢的力学性能降低，给17-4PH马氏体沉淀硬化不锈钢的焊接带来一定程度的困难，也给17-4PH不锈钢的应用带来的一定的限制。另外，实心焊丝中奥氏体形成元素过多时，在焊缝冷却过程中，会形成残余奥氏体，使焊接接头的强度下降。

发明内容：

为克服现有技术不足，本发明研制了一种17-4PH马氏体沉淀硬化不锈钢焊接用金属芯焊丝。该金属芯焊丝可用于氩弧焊、二氧化碳气体保护焊和混合气体保护焊。

一种17-4PH马氏体沉淀硬化不锈钢金属芯焊丝，其特征在于，采用430不锈钢带作为包覆层，粉芯中各合金成分的质量百分比为：金属铬粉的质量百分含量为17－25％，金属镍粉的质量百分含量为13－18％，电解金属锰的质量百分含量为1－3％，钼铁(Mo％＝60％)的质量百分比为0－5％，铌铁(Nb％＝60％)的质量百分比为0.5－2％，纯铜粉的质量百分比为11－15％，45％硅铁的质量百分比为0－2％。碳酸钠的质量百分比为2－4％，钛酸钾的质量百分比为2－4％。余量为还原铁粉。