一种奥氏体不锈钢焊丝及其制备方法与流程

本申请涉及焊丝制备，尤其涉及一种奥氏体不锈钢焊丝及其制备方法。

背景技术：

1、随着全球能源结构逐步由化石能源向清洁高效的天然气、氢能、核聚变能等新能源转型，对-163℃液化天然气(lng)储运、高压及-253℃液态储氢甚至对-269℃核聚变装置等极端低温环境用材料和焊缝的性能要求也在不断提高。由于c-mn钢、低合金钢在低温下会脆化，当温度达到-100℃以下时脆化明显，而奥氏体不锈钢具有很好的超低温韧性，在非常低的工作温度下，能够有效地防止恶性脆性断裂事故的发生，在低温环境下被作为一种较理想的材料得到广泛应用。

2、但是，奥氏体不锈钢焊缝的组织和状态与母体存在很大的差异，是结构件服役过程中的薄弱环节。目前奥氏体不锈钢焊材存在低温强韧性不不足的问题。因此，为了满足超低温应用焊缝金属更高强韧性的要求，必须研发新的高性能配套焊接材料。

技术实现思路

1、本申请提供了一种奥氏体不锈钢焊丝及其制备方法，以解决如下技术问题：如何提高奥氏体不锈钢焊丝在低温下应用的力学性能。

2、第一方面，本申请提供了一种奥氏体不锈钢焊丝，所述奥氏体不锈钢焊丝的化学成分包括：

3、c、si、mn、cr、ni、mo、n、nb、v、b、al、fe以及杂质元素，所述杂质元素包括p、s以及o；其中，以质量分数计，

4、c的含量为≤0.015％，si的含量为≤0.95％，mn的含量为16.1％～25.9％，cr的含量为12.9％～19.5％，ni的含量为10.5％～18.5％，mo的含量为2.35％～3.50％，n的含量为0.250％～0.399％，nb的含量为0.045％～0.150％，v的含量为0.11％～0.30％，b的含量为0.0005％～0.0025％，al的含量为≤0.02％；

5、所述p、所述s以及所述o三种杂质元素的混合含量不超过0.015％，且其中任意两种所述杂质元素的混合含量不超过0.01％。

6、可选的，所述化学成分还包括：cu，所述cu的含量为0.25％～0.45％。

7、可选的，所述奥氏体不锈钢焊丝中，镍当量nieq与铬当量creq满足如下关系式：

8、1.0≤nieq/creq≤2.5

9、可选的，所述奥氏体不锈钢焊丝形成的熔敷金属中铁素体数fn≤0.5。

10、可选的，所述奥氏体不锈钢焊丝形成的熔敷金属的相对磁导率≤1.01。

11、可选的，所述奥氏体不锈钢焊丝形成的熔敷金属在4.2k液氦温度条件下满足如下力学性能：屈服强度≥1250mpa，抗拉强度≥1600mpa，延伸率≥20％，断裂韧性≥130mpa·m1/2。

12、可选的，所述奥氏体不锈钢焊丝满足如下夹杂物指标：平均夹杂物含量≤20个/mm2；其中，

13、95％的夹杂物的尺寸小于5μm，小于1％的夹杂物的尺寸大于10μm。

14、第二方面，本申请提供了一种第一方面所述的奥氏体不锈钢焊丝的制备方法，所述方法包括：

15、将合金原料进行真空感应熔炼，后采用电渣重熔法进行精炼，得到电渣锭；

16、将所述电渣锭进行锻造，后进行热轧，得到盘条；

17、将所述盘条进行固溶处理，后进行拉拔，得到奥氏体不锈钢焊丝。

18、可选的，所述锻造的工艺参数包括：锻造加热温度为1100℃～1180℃，终锻温度为950℃～1050℃，单锤变形量为10％～15％；和/或，

19、所述热轧的工艺参数包括：热轧的加热温度为1070℃～1170℃，终轧温度为950℃～1050℃；和/或，

20、所述固溶处理的温度为1070℃～1170℃。

21、本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：

22、本申请实施例提供的该奥氏体不锈钢焊丝，采用高mn成分设计，在氮强化奥氏体不锈钢中mn元素可增大n元素的固溶度，同时提高焊丝焊缝低温强度和改善焊缝低温韧性；超低含量的s、p以及o杂质元素，可以保证保证焊丝焊缝纯净度；超低c成分设计，减少焊丝焊接热循环过程中cr23c6析出物的产生，从而提高焊丝焊缝低温韧性；超低al成分设计，可以减少焊丝中的夹杂物产生，从而提高焊丝的低温韧性；ni可以稳定奥氏体，同时可提高焊缝的韧性；n可以促进奥氏体的形成，并在低温下在奥氏体焊丝中具有显著的强化作用；si可以改善焊接工艺性和焊缝金属的韧性，以及还具有一定的固溶强化作用；较高的mn成分结合较低的含量的mo，可以提高低温强度的同时，减少焊接热循环过程中氮化物析出物的产生；并结合nb、v以及b合金元素，进一步地提高焊丝焊缝低温强度。综上，提高了奥氏体不锈钢焊丝在低温下应用的力学性能。

技术特征：

1.一种奥氏体不锈钢焊丝，其特征在于，所述奥氏体不锈钢焊丝的化学成分包括：

2.根据权利要求1所述的奥氏体不锈钢焊丝，其特征在于，所述化学成分还包括：cu，所述cu的含量为0.25％～0.45％。

3.根据权利要求1或2所述的奥氏体不锈钢焊丝，其特征在于，所述奥氏体不锈钢焊丝中，镍当量nieq与铬当量creq满足如下关系式：

4.根据权利要求1所述的奥氏体不锈钢焊丝，其特征在于，所述奥氏体不锈钢焊丝形成的熔敷金属中铁素体数fn≤0.5。

5.根据权利要求1所述的奥氏体不锈钢焊丝，其特征在于，所述奥氏体不锈钢焊丝形成的熔敷金属的相对磁导率≤1.01。

6.根据权利要求1或5所述的奥氏体不锈钢焊丝，其特征在于，所述奥氏体不锈钢焊丝形成的熔敷金属在4.2k液氦温度条件下满足如下力学性能：屈服强度≥1250mpa，抗拉强度≥1600mpa，延伸率≥20％，断裂韧性≥130mpa·m1/2。

7.根据权利要求1所述的奥氏体不锈钢焊丝，其特征在于，所述奥氏体不锈钢焊丝满足如下夹杂物指标：平均夹杂物含量≤20个/mm2；其中，

8.一种权利要求1～7任意一项所述的奥氏体不锈钢焊丝的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述锻造的工艺参数包括：锻造加热温度为1100℃～1180℃，终锻温度为950℃～1050℃，单锤变形量为10％～15％；和/或，

技术总结本申请涉及一种奥氏体不锈钢焊丝及其制备方法，化学成分包括：C：≤0.015％，Si：≤0.95％，Mn：16.1％～25.9％，Cr：12.9％～19.5％，Ni：10.5％～18.5％，Mo：2.35％～3.50％，N：0.250％～0.399％，Nb：0.045％～0.150％，V：0.11％～0.30％，B：0.0005％～0.0025％，Al：≤0.02％；P、S以及O三种杂质元素的混合含量不超过0.015％，且其中任意两种所述杂质元素的混合含量不超过0.01％。本申请提高了奥氏体不锈钢焊丝在低温下应用的力学性能。技术研发人员：王松涛,原园,师莉,刘锟,牟淑坤,刘宏,秦经刚,韩赟,齐建,刘少鹏,李永林,杨卫中,李学涛,李涛,彭凯,王维俊,黄传军,潘辉,邓素怀,赵英建受保护的技术使用者：首钢集团有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/2